JP2010283164A - Method of manufacturing electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の製造方法に関し、さらに詳しくは、電子部品の欠損(欠け、チッピングなど)を効果的に抑制することができ、しかも耐電圧、誘電損失および高温負荷寿命が良好な電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component, and more specifically, an electronic component that can effectively suppress defects (chips, chipping, etc.) of the electronic component and has good withstand voltage, dielectric loss, and high-temperature load life. It relates to the manufacturing method.
電子機器に実装される電子部品の一例としては、積層型セラミック電子部品が例示され、コンデンサ、バンドパスフィルタ、インダクタ、積層三端子フィルタ、圧電素子、PTCサーミスタ、NTCサーミスタ、またはバリスタ等が知られている。これら積層型セラミック電子部品を構成するコンデンサ素子本体は、たとえば、グリーンシートと、所定パターンの内部電極パターン層から構成されるグリーンチップを同時焼成して製造される。 Examples of electronic components mounted on electronic devices include multilayer ceramic electronic components such as capacitors, bandpass filters, inductors, multilayer three-terminal filters, piezoelectric elements, PTC thermistors, NTC thermistors, or varistors. ing. Capacitor element bodies constituting these multilayer ceramic electronic components are manufactured, for example, by simultaneously firing a green sheet and a green chip composed of a predetermined pattern of internal electrode pattern layers.
このようにして得られるグリーンチップは、直方体形状を有していることが多い。このため、製造工程において部品同士の衝突に起因する部品の欠損(欠け、チッピングなど)を抑制するために、通常、グリーンチップに対して面取りが行われる。 The green chip thus obtained often has a rectangular parallelepiped shape. For this reason, chamfering is normally performed on the green chip in order to suppress component defects (chips, chipping, etc.) due to collision between components in the manufacturing process.
面取りの手法としては、たとえばバレル研磨が用いられる。バレル研磨には、乾式バレル研磨と、湿式バレル研磨とがある。乾式バレル研磨とは、研磨液を用いないで、対象物を研磨する方法である。この乾式バレル研磨では、研磨時に緩衝材となる水や有機溶剤が存在しないため、研磨工程において、欠けやチッピングが発生しやすくなるという問題がある。 For example, barrel polishing is used as the chamfering method. Barrel polishing includes dry barrel polishing and wet barrel polishing. Dry barrel polishing is a method of polishing an object without using a polishing liquid. In this dry barrel polishing, there is a problem that chipping and chipping are likely to occur in the polishing step because there is no water or an organic solvent that serves as a buffer during polishing.
これに対して、湿式バレル研磨とは、研磨される対象物と、水や有機溶剤などの研磨液と、必要に応じて研磨石などのメディアとを容器に一定の割合で投入し、回転などの運動を与えて研磨を行う方法である。これにより、対象物同士、および/または対象物とメディアが擦れ合うことで、対象物を研磨することができる。 On the other hand, wet barrel polishing means that the object to be polished, a polishing liquid such as water or an organic solvent, and a medium such as a grinding stone as necessary are put into a container at a certain ratio, rotated, etc. This is a method of polishing by giving the motion. Thereby, a target object can be grind | polished because a target object and / or a target object and a medium mutually rub against each other.
特許文献1には、セラミック生チップに対して湿式バレル研磨を採用し、水や不活性溶剤などの液体とセラミック生チップを容器に投入し、回転もしくは振動を加えることでセラミック生チップのコーナーを丸めるという手法が開示されている。
このような湿式バレルにより、製造工程において部品同士の衝突に起因する部品の欠損(欠け、チッピングなど)を抑制することができる。しかしながら、従来では、この湿式バレルが、グリーンチップを焼成して得られるコンデンサなどの電子部品の耐電圧低下や、その他の電気特性の低下につながることは問題にされていなかった。 With such a wet barrel, it is possible to suppress component defects (chips, chipping, etc.) due to collision between components in the manufacturing process. However, conventionally, it has not been a problem that this wet barrel leads to a decrease in withstand voltage of electronic parts such as a capacitor obtained by firing a green chip and other electrical characteristics.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、電子部品の欠けやチッピングなどの欠損を抑制し、しかも耐電圧、誘電損失および高温負荷寿命が良好な電子部品の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a method for manufacturing an electronic component that suppresses chipping or chipping of the electronic component and has good withstand voltage, dielectric loss, and high temperature load life. It is to be.
本発明者等は、湿式バレルについて鋭意検討した結果、以下のような課題を見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、水を研磨液として用いることでグリーンシートを構成する元素がイオン化し溶出するという問題を見出した。特に、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムなどのアルカリ土類金属を含むABO3 で表わされる化合物を主成分とするグリーンシートにおいては、Aサイトを構成する陽イオン(Ba2+)が水中に拡散するため原料で調整したA/Bが変化し、A/Bが小さくなる傾向にあることが判明した。 As a result of intensive studies on the wet barrel, the present inventors have found the following problems and have completed the present invention. That is, the problem that the element which comprises a green sheet ionizes and elutes by using water as a polishing liquid was discovered. In particular, in a green sheet mainly composed of a compound represented by ABO 3 containing an alkaline earth metal such as barium titanate, calcium titanate or strontium titanate, the cation (Ba 2+ ) constituting the A site is in water. It has been found that the A / B adjusted with the raw material changes due to the diffusion of A / B, and the A / B tends to decrease.
このように、Bサイトリッチになると焼結が進み易くなり、粒成長が進む傾向にある。その結果、誘電体層1層に占める誘電体粒子数が少なくなり、結果として、粒界が少なくなり、耐電圧、誘電損失および高温負荷寿命などの信頼性を低下させるといった課題がある。 Thus, when it becomes B site rich, sintering becomes easy to proceed and grain growth tends to proceed. As a result, the number of dielectric particles occupying one dielectric layer is reduced, and as a result, there are problems that grain boundaries are reduced and reliability such as withstand voltage, dielectric loss and high temperature load life is lowered.
そこで、上記課題を解決するために、本発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法は、
AがAサイトの元素、BがBサイトの元素、Oが酸素元素をそれぞれ示す場合に、一般式がABO3 で表されるペロブスカイト化合物を主成分とする誘電体層を有する電子部品の製造方法であって、
前記Aサイトの元素のイオンの飽和溶液を作製する工程と、
焼成後に前記誘電体層となるグリーンシートを含む未焼成のグリーンチップを準備する工程と、
前記グリーンチップを前記飽和溶液中で研磨する工程と、
を有することを特徴とする。
Then, in order to solve the above-mentioned subject, the manufacturing method of the multilayer ceramic electronic component concerning the present invention,
A method of manufacturing an electronic component having a dielectric layer mainly composed of a perovskite compound represented by the general formula ABO 3 in the case where A represents an A-site element, B represents a B-site element, and O represents an oxygen element. Because
Producing a saturated solution of ions of the element at the A site;
Preparing an unfired green chip including a green sheet that becomes the dielectric layer after firing;
Polishing the green chip in the saturated solution;
It is characterized by having.
好ましくは、研磨工程での最高温度にて飽和溶液を作製する。 Preferably, the saturated solution is prepared at the highest temperature in the polishing process.
好ましくは、前記ABO3 で表わされる化合物が、BaTiO3 、CaTiO3 およびSrTiO3 の少なくとも1種である。 Preferably, the compound represented by ABO 3 is at least one of BaTiO 3 , CaTiO 3 and SrTiO 3 .
好ましくは、研磨工程の後に、さらに前記グリーンチップを焼成する工程を有する。 Preferably, the method further includes a step of firing the green chip after the polishing step.
好ましくは、前記飽和溶液が、飽和水溶液である。 Preferably, the saturated solution is a saturated aqueous solution.
本発明によれば、グリーンチップを特定の条件によりバレル研磨することで、グリーンシートを構成する元素がイオンとして溶出することを抑制し、その結果、電子部品の欠損を抑えることができると同時に、耐電圧、誘電損失および高温負荷寿命が良好な電子部品の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, by barrel-polishing the green chip under specific conditions, it is possible to suppress the elements constituting the green sheet from eluting as ions, and as a result, it is possible to suppress defects in electronic components, It is possible to provide a method for manufacturing an electronic component having good withstand voltage, dielectric loss, and high temperature load life.
本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される電子部品は特に限定されず、積層セラミックコンデンサ、積層チップバリスタ、積層サーミスタなどが挙げられる。本実施形態では積層セラミックコンデンサについて例示する。 The electronic component manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a multilayer ceramic capacitor, a multilayer chip varistor, and a multilayer thermistor. In this embodiment, a multilayer ceramic capacitor is illustrated.
積層セラミックコンデンサの全体構成
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2は、誘電体層10と内部電極層12とが交互に積層された構成のコンデンサ素子本体4を有する。このコンデンサ素子本体4の両側端部には、コンデンサ素子本体4の内部で交互に配置された内部電極層12と各々導通する一対の外部電極6,8が形成してある。
Overall Configuration of Multilayer Ceramic Capacitor As shown in FIG. 1, a multilayer ceramic capacitor 2 according to an embodiment of the present invention includes a
内部電極層12は、各側端面がコンデンサ素子本体4の対向する両端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部電極6,8は、コンデンサ素子本体4の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層12の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。
The internal electrode layers 12 are laminated so that the side end faces are alternately exposed on the surfaces of the opposite end portions of the
前記コンデンサ素子本体は、たとえばグリーンシートと所定パターンの内部電極パターン層から構成されるグリーンチップを同時焼成して製造される。以下では、グリーンシート、内部電極パターン層およびグリーンチップについて分説する。 The capacitor element body is manufactured, for example, by simultaneously firing a green chip composed of a green sheet and a predetermined pattern of internal electrode pattern layers. Hereinafter, the green sheet, the internal electrode pattern layer, and the green chip will be described.
グリーンシート
図1の誘電体層10は、図2aに示すグリーンシート10aを焼成して得られる。本発明におけるグリーンシートは原材料の主成分としてABO3 (AはAサイトの元素、BはBサイトの元素、Oは酸素元素をそれぞれ示す)で表わされるペロブスカイト化合物を有する。ABO3 の具体的な化合物としては、BaTiO3 、CaTiO3 、SrTiO3 が挙げられる。
Green Sheet The
また、副成分としては特に限定されないが、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類元素、ガラス組成物などが挙げられ、具体的には以下の組成が挙げられる。 Moreover, although it does not specifically limit as an accessory component, An alkaline-earth metal, a transition metal, a rare earth element, a glass composition etc. are mentioned, Specifically, the following compositions are mentioned.
MgO、CaO、BaOおよびSrOから選択される少なくとも1種を含む第1副成分と、
SiO2 を主として含有し、MO(ただし、MはMg、Ca、BaおよびSrから選択される少なくとも1種)、Li2 OおよびB2 O3 から選択される少なくとも1種を含む第2副成分と、
V2 O5 、MoO3 およびWO3 から選択される少なくとも1種を含む第3副
成分と、をさらに含有し、
前記主成分100モルに対する各副成分の比率が、
第1副成分:0.1〜5モル、
第2副成分:0.1〜12モル、
第3副成分:0〜0.3モル(ただし、0は含まない)、
である副成分が挙げられる。
A first subcomponent comprising at least one selected from MgO, CaO, BaO and SrO;
Second subcomponent mainly containing SiO 2 and containing at least one selected from MO (wherein M is at least one selected from Mg, Ca, Ba and Sr), Li 2 O and B 2 O 3 When,
A third subcomponent including at least one selected from V 2 O 5 , MoO 3 and WO 3 ,
The ratio of each subcomponent to 100 moles of the main component is
1st subcomponent: 0.1-5 mol,
Second subcomponent: 0.1-12 mol,
Third subcomponent: 0 to 0.3 mol (excluding 0),
The subcomponent which is is mentioned.
また、前記副成分は好ましくは、MnOおよびCr2 O3 から選択される少なくとも1種を含む第4副成分を、さらに含有し、前記主成分100モルに対する第4副成分の比率が、0.05〜1.0モルである。 The subcomponent preferably further contains a fourth subcomponent containing at least one selected from MnO and Cr 2 O 3 , and the ratio of the fourth subcomponent to 100 mol of the main component is 0.00. It is 05-1.0 mol.
グリーンシートは、誘電体層用ペーストをシート状に成形して得られる。このペーストは、セラミック粉体、溶剤、分散剤、可塑剤、バインダ、およびその他の成分に対して、ボールミル、ビーズミルなどで混合、分散処理を行うことで得られる。 The green sheet is obtained by forming a dielectric layer paste into a sheet shape. This paste is obtained by mixing and dispersing ceramic powder, solvent, dispersant, plasticizer, binder, and other components using a ball mill, bead mill, or the like.
内部電極パターン層
図1の内部電極層12は、図2bに示す内部電極パターン層12aを焼成して得られる。本発明における内部電極パターン層12aに含有される導電材は特に限定されないが、誘電体層10の構成材料が耐還元性を有するため、卑金属を用いることができる。導電材として用いる卑金属としては、NiまたはNi合金が好ましい。Ni合金としては、Mn,Cr,CoおよびAlから選択される1種以上の元素とNiとの合金が好ましく、合金中のNi含有量は95重量%以上であることが好ましい。
Internal electrode layers 12 of the internal electrode pattern layer Figure 1 is obtained by firing the internal
内部電極層パターン層12aは、内部電極層用ペーストを、所定のパターン状に成形することにより得られる。内部電極層用ペーストは、導電性粉末、溶剤、分散剤、可塑剤、バインダ、添加物粉末などを、ボールミルなどで混練し、スラリー化することによって得られる。
The internal electrode
グリーンチップ
グリーンチップは、上記した誘電体層用ペーストと内部電極層用ペーストを以下のように形成することにより得られる。
Green chip A green chip is obtained by forming the above-described dielectric layer paste and internal electrode layer paste as follows.
(グリーンシート10aの形成)
図2aに示すように、たとえばPETフィルムなどで構成される支持シート20の表面に、たとえばドクターブレード法などで誘電体層用ペーストを塗布して、グリーンシート10aを形成する。グリーンシート10aは、焼成後に図1に示す誘電体層10となる。
(Formation of
As shown in FIG. 2a, a dielectric layer paste is applied to the surface of a
(内部電極層12aの形成)
次に、図2bに示すように、支持シート20上に形成されたグリーンシート10aの表面に、内部電極層用ペーストを所定のパターンに塗布して、内部電極層12aを形成する。内部電極層12aは、焼成後に図1に示す内部電極層12となる。
(Formation of
Next, as shown in FIG. 2b, the internal electrode layer paste is applied to the surface of the
図2bの内部電極層12aの形成方法は、層を均一に形成できる方法であれば特に限定されず、たとえば電極層用ペーストを用いたスクリーン印刷法あるいはグラビア印刷法などの厚膜形成方法、あるいは蒸着、スパッタリングなどの薄膜法が例示される。
The method for forming the
図2cに示すように、内部電極層12aが形成されたグリーンシート10aを支持シート20から剥がして順次積層して積層体24を形成する。
As shown in FIG. 2c, the
(積層体24の切断)
積層体24を格子状に切断することによって、グリーンチップ42を複数形成する。グリーンチップ42は、固化乾燥により可塑剤がある程度除去され固化される。
(Cutting of laminated body 24)
A plurality of
バレル研磨工程
図4(A)は、グリーンチップ42の斜視図である。図4(A)に示すように、切断後に得られたグリーンチップの端部には、切断処理による鋭利な角および稜線が生じている。従って、この状態のままでグリーンチップを取り扱うと、焼成の前後で欠けや積層の剥がれが生じる可能性がある。そこで、グリーンチップを固化乾燥させ、その後、グリーンチップに湿式バレル研磨を施すことにより、チップ端部の角および稜線を丸める。
Barrel Polishing Process FIG. 4A is a perspective view of the
まず、固化乾燥後のグリーンチップを、図3(C)に示すように、メディア56および研磨液とともに、バレル容器54内に投入し、たとえば図3(A)に示す水平遠心バレル機50により、バレル研磨する。
First, as shown in FIG. 3C, the solidified and dried green chip is put into the
(研磨液の調整)
本発明では、研磨液がグリーンシートを構成するAサイト元素のイオンの飽和溶液であることを特徴とする。以下では研磨液の調整方法について説明する。
(Polishing liquid adjustment)
In the present invention, the polishing liquid is a saturated solution of ions of A-site elements constituting the green sheet. Below, the adjustment method of polishing liquid is demonstrated.
本発明における研磨液は、積層セラミック電子部品の誘電体層の主成分ABO3 のAサイトの元素のイオンの飽和溶液である。このため、該飽和溶液はAサイトの元素を含む物質を溶媒に浸すことで得ることができる。該溶媒は、Aサイトの元素を溶解することができればよく、例えば、水や水と有機溶媒の混合液が挙げられるが、好ましくはイオン交換水である。 The polishing liquid in the present invention is a saturated solution of ions of elements at the A site of the main component ABO 3 of the dielectric layer of the multilayer ceramic electronic component. Therefore, the saturated solution can be obtained by immersing a substance containing the element at the A site in a solvent. The solvent only needs to dissolve the element at the A site, and examples thereof include water and a mixed solution of water and an organic solvent, preferably ion-exchanged water.
Aサイトの元素を含む物質としては、本製造方法に係る電子部品のグリーンチップであることが好ましい。該グリーンチップを用いることでAサイトの元素の他、グリーンシートおよび内部電極パターン層に含まれる各元素成分の溶出を抑えることができる。なお、Aサイトの元素を含む物質としては、この他、Aサイトの元素を含む化合物、例えば、Aサイトの元素がBaあるいはSrであれば、チタン酸バリウムあるいはチタン酸ストロンチウムなどが例示される。 The substance containing the element at the A site is preferably a green chip of an electronic component according to this manufacturing method. By using the green chip, it is possible to suppress the elution of each element component contained in the green sheet and the internal electrode pattern layer in addition to the element at the A site. In addition, examples of the substance containing an A-site element include compounds containing an A-site element, such as barium titanate or strontium titanate if the A-site element is Ba or Sr.
次いで、Aサイトの元素を含む物質を溶媒に浸漬し、Aサイトの元素のイオンの飽和溶液を用意する。この際、単純にAサイトの元素を含む物質を溶媒に浸漬してもよいし、Aサイトの元素を含む物質が本製造方法に係る電子部品のグリーンチップである場合には、バレル研磨を行うことで得てもよい。なお、飽和溶液は、ろ過を行い、繰り返し使用してもよい。 Next, a substance containing the element at the A site is immersed in a solvent to prepare a saturated solution of ions of the element at the A site. At this time, the substance containing the element at the A site may be simply immersed in the solvent, or if the substance containing the element at the A site is the green chip of the electronic component according to the manufacturing method, barrel polishing is performed. You may get it. The saturated solution may be repeatedly used after filtration.
また、Aサイトの元素を含む物質を溶解させる際の溶媒の温度は、好ましくは研磨工程での最高温度であり、5〜50℃、より好ましくは25〜40℃である。研磨工程では摩擦熱により研磨液の温度が上昇するため、Aサイトの元素のイオンの溶解度が上昇する。このため、より効果的に研磨工程でのAサイトの元素のイオンの溶出を抑えるため、予め研磨工程での最高温度におけるAサイトの元素のイオンの飽和溶液を用意することが好ましい。 Moreover, the temperature of the solvent when dissolving the substance containing the element at the A site is preferably the highest temperature in the polishing step, and is preferably 5 to 50 ° C., more preferably 25 to 40 ° C. In the polishing process, the temperature of the polishing liquid rises due to frictional heat, so that the solubility of ions of the element at the A site increases. For this reason, in order to suppress the elution of the ions of the A site elements in the polishing step more effectively, it is preferable to prepare a saturated solution of the ions of the A site elements at the highest temperature in the polishing step in advance.
なお、飽和溶液に達したことの確認の方法は特に限定されないが、たとえば、浸漬を開始してから一定時間ごとに溶媒の濃度を測定し、浸漬時間に対するAサイトの元素のイオンの濃度の上昇がみられなくなったら、Aサイトの元素のイオンの飽和溶液が調整できたと判断してもよい。 The method for confirming that the saturated solution has been reached is not particularly limited. For example, the concentration of the solvent at a certain time after the start of immersion is measured, and the concentration of elemental ions at the A site increases with respect to the immersion time. If no more can be seen, it may be determined that a saturated solution of elemental ion at the A site has been prepared.
また、このようにして得られたAサイトの元素の飽和溶液は、ろ過することで繰り返し使用することができる。 Moreover, the saturated solution of the element of A site obtained in this way can be repeatedly used by filtering.
(バレル研磨)
図3(A)に示すように、水平遠心バレル機50には、円板52上にバレル容器54(一部図示省略)が設置され、円板52の中心を垂直軸として、回転(公転)する。なお、本実施形態では、バレル容器54自体は回転(自転)しない構成となっているが、回転するようにしても良い。バレル研磨の実施形態は特に限定されない。
(Barrel polishing)
As shown in FIG. 3A, in the horizontal
図3(B)は、図3(A)に示す水平遠心バレル機50を上(IIIB方向)から見た概略図である。図3(B)に示すように、円板52が回転することで、各バレル容器54に同じ遠心力Fが働く。そして、図3(C)に示すように、この遠心力Fの作用により、グリーンチップ42はメディア56や研磨液とともにバレル容器52内の外周側に押しつけられ、かつ、メディア56と接触しながら流動する。
FIG. 3B is a schematic view of the horizontal
その結果、メディア56と接触しやすいグリーンチップ42のコーナー部や稜線部が削られ、丸みを帯びるようになる(R部)。なお、図3(C)は、図3(A)に示すバレル容器を図3(A)中のIIIC−IIIC線に沿って切断した断面図である。
As a result, the corner portion and the ridge line portion of the
バレル容器54の形状は、通常、円筒状や多角柱状とされ、研磨条件により適宜変更すればよいが、本実施形態では、六角柱状である。また、本実施形態では、バレル容器54の内壁はウレタンで構成される。
The shape of the
メディア56の質量は、グリーンチップ1個の質量に対するメディア1個の質量の比が0.1〜6となるように決められるが、本発明では、必ずしもメディア56を使用しなくても良い。 The mass of the medium 56 is determined so that the ratio of the mass of one medium to the mass of one green chip is 0.1 to 6, but the medium 56 is not necessarily used in the present invention.
メディア56の材質および形状は、特に制限されず、研磨条件により適宜変更すればよい。本実施形態では、メディア56の材質として、セラミックスおよび合金鋼が好ましい。また、その形状として、球状などの対称性の高いものが好ましい。また、メディア56の大きさも、特に制限されないが、メディア56が球状である場合には、メディア径は、1〜5mmであることが好ましい。 The material and shape of the medium 56 are not particularly limited, and may be appropriately changed depending on polishing conditions. In the present embodiment, the material of the medium 56 is preferably ceramics or alloy steel. Further, the shape is preferably a highly symmetric shape such as a spherical shape. Also, the size of the medium 56 is not particularly limited, but when the medium 56 is spherical, the media diameter is preferably 1 to 5 mm.
また、水平遠心バレル機50の回転数を変化させることにより、遠心力の大きさを示す遠心加速度を調整することができる。遠心加速度は3.0〜25Gであることが好ましい。
Moreover, the centrifugal acceleration which shows the magnitude | size of a centrifugal force can be adjusted by changing the rotation speed of the horizontal
バレル研磨条件を制御することで、図4(A)および図4(B)に示すバレル研磨前のグリーンチップ42が、バレル研磨後には、図5(A)および図5(B)に示すように、グリーンチップ42aのコーナー部や稜線部が丸みを帯びることとなる。
By controlling the barrel polishing conditions, the
グリーンチップの焼成
バレル研磨工程後のグリーンチップ42は、水で洗浄され、乾燥される。乾燥後のグリーンチップに対して、脱バインダ工程、焼成工程、必要に応じて行われるアニール工程を行うことにより、図1に示すコンデンサ素子本体4を得る。
The
外部電極の形成
このようにして得られたコンデンサ素子4には、サンドブラスト等にて端面研磨を施し、外部電極用ペーストを焼きつけて外部電極6,8が形成される。外部電極6および8に含有される導電材は特に限定されないが、本発明では安価なNi,Cuや、これらの合金を用いることができる。また、外部電極6および8の厚みは、用途等に応じて適宜決定されればよいが、通常、10〜50μm程度であることが好ましい。
Formation of External
そして、必要に応じ、外部電極6,8上にめっき等を行うことによりパッド層を形成する。なお、外部電極用ペーストは、上記した内部電極パターン層用ペーストと同様にして調製すればよい。上述のバレル研磨により、コンデンサ素子4のコーナー部におけるペーストの塗布厚みを十分確保できるために、外部電極焼付け時のクラックも抑制することができる。
Then, if necessary, a pad layer is formed on the
本発明に係る方法により製造された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。 The multilayer ceramic capacitor manufactured by the method according to the present invention is mounted on a printed circuit board by soldering or the like, and is used for various electronic devices.
なお、本発明は、上述した実施形態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において種々に改変することができる。たとえば、本発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、主成分をABO3 とする誘電体層を有する電子部品であれば何でも良い。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change variously. For example, the present invention is not limited to a multilayer ceramic capacitor, and any electronic component having a dielectric layer whose main component is ABO 3 may be used.
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。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
実施例1
(誘電体層用ペーストの調製)
主成分原料としてBaTiO3 を準備し、以下に示す第1〜第4副成分を、添加して、ボールミルにより湿式混合粉砕してスラリー化し、このスラリーを乾燥後、仮焼・粉砕することにより誘電体磁器組成物粉末を得た。なお、各副成分の添加量は、主成分100モルに対する、各酸化物換算での添加量である。
Example 1
(Preparation of dielectric layer paste)
Prepare the BaTiO 3 as a main component material, the first to fourth subcomponents below, was added, the dielectric by and wet mixed and pulverized by a ball mill to form slurry, and the slurry was dried, calcined and pulverized A body porcelain composition powder was obtained. In addition, the addition amount of each subcomponent is the addition amount in conversion of each oxide with respect to 100 mol of main components.
MgO (第1副成分):1.2モル、
(Ba,Ca)SiO3 (第2副成分):0.75モル、
V2 O5 (第3副成分):0.03モル、
MnO (第4副成分):0.1モル。
MgO (first subcomponent): 1.2 mol,
(Ba, Ca) SiO 3 (second subcomponent): 0.75 mol,
V 2 O 5 (third subcomponent): 0.03 mol,
MnO (4th subcomponent): 0.1 mol.
そして、上記にて得られた誘電体磁器組成物粉末100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂(PVB)6重量部と、可塑剤としてフタル酸ジオクチル(DOP)3重量部と、メチルエチルケトン60重量部と、エタノール40重量部と、トルエン20重量部とを、直径1mmのジルコニア製メディアを入れたボールミルで20時間湿式混合してペースト化し、グリーンシート用スラリーを得た。 And 100 parts by weight of the dielectric ceramic composition powder obtained above, 6 parts by weight of polyvinyl butyral resin (PVB), 3 parts by weight of dioctyl phthalate (DOP) as a plasticizer, 60 parts by weight of methyl ethyl ketone, 40 parts by weight of ethanol and 20 parts by weight of toluene were wet mixed in a ball mill containing zirconia media having a diameter of 1 mm for 20 hours to obtain a paste for green sheets.
(内部電極層用ペーストの調製)
次に、Ni粒子44.6重量部と、テルピネオール52重量部と、エチルセルロース3重量部と、ベンゾトリアゾール0.4重量部とを、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極層用ペーストを得た。
(Preparation of internal electrode layer paste)
Next, 44.6 parts by weight of Ni particles, 52 parts by weight of terpineol, 3 parts by weight of ethyl cellulose, and 0.4 parts by weight of benzotriazole are kneaded with three rolls to form a slurry for an internal electrode layer paste. Obtained.
(積層セラミックコンデンサの作製)
上記にて調製した各ペーストを用い、以下のようにして、図1に示される積層セラミックコンデンサ1を製造した。
(Production of multilayer ceramic capacitor)
A multilayer
まず、得られた誘電体層用ペーストを用いてPETフィルム上にグリーンシートを形成した。この上に内部電極層用ペーストを印刷した後、PETフィルムからシートを剥離した。次いで、これらのグリーンシートと保護用グリーンシート(内部電極層用ペーストを印刷しないもの)とを積層、圧着して、積層体を得た。 First, a green sheet was formed on a PET film using the obtained dielectric layer paste. After the internal electrode layer paste was printed thereon, the sheet was peeled from the PET film. Subsequently, these green sheets and protective green sheets (not printed with the internal electrode layer paste) were laminated and pressure-bonded to obtain a laminate.
(バレル研磨)
次に、積層体を、1.6mm×0.8mm×0.8mmのサイズに切断し、グリーンチップを得た。その後、グリーンチップを固化乾燥させた。
(Barrel polishing)
Next, the laminate was cut into a size of 1.6 mm × 0.8 mm × 0.8 mm to obtain a green chip. Thereafter, the green chip was solidified and dried.
次いで、バレル容器に投入する研磨液を調整した。本実施例のグリーンシートは、主成分がBaTiO3 であるため、研磨液としてBa2+ イオンの飽和溶液を調整した。 Subsequently, the polishing liquid thrown into a barrel container was adjusted. Since the main component of the green sheet of this example is BaTiO 3 , a saturated solution of Ba 2+ ions was prepared as a polishing liquid.
本実施例における研磨液は、上記した主成分および副成分を有するグリーンシートと、内部電極層用ペーストから構成される内部電極パターン層とを有するグリーンチップをイオン交換水に浸漬することにより得た。 The polishing liquid in this example was obtained by immersing a green chip having a green sheet having the above-described main component and subcomponent and an internal electrode pattern layer composed of the internal electrode layer paste in ion-exchanged water. .
Ba2+ イオンの飽和水溶液が調整できたことの確認は、浸漬開始後一定時間ごとにBa2+ イオンの濃度を測定し、Ba2+ イオン濃度の上昇が頭打ちになった時点で調整が完了したと判断した。 Confirmation that the saturated aqueous solution of Ba 2+ ions could be adjusted was determined by measuring the concentration of Ba 2+ ions at regular intervals after the start of immersion, and when the increase in the Ba 2+ ion concentration reached its peak. did.
次に、2Lのバレル容器内に、固化乾燥後のグリーンチップ500g、メディア56を1000gおよび調整した研磨液16Lを投入した。また、メディアの形状は、球形、材質は、アルミナ(Al2 O3 )とシリカ(SiO2 )を主原料とするセラミックスボール、大きさは、2mmであった。 Next, 500 g of the green chip after solidification and drying, 1000 g of the medium 56, and the adjusted polishing liquid 16L were put into a 2 L barrel container. The media had a spherical shape, the material was a ceramic ball made mainly of alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ), and the size was 2 mm.
次に、水平遠心バレル機50により、バレル研磨した。この際の遠心加速度は3Gであった。
Next, barrel polishing was performed by a horizontal
本実施例では、研磨時間によるコンデンサ試料の欠損やコンデンサ試料の特性への影響を調べるため、研磨時間を0、15、60、360、960分とした場合の各グリーンチップを得た。 In this example, in order to investigate the effect of the polishing time on the defect of the capacitor sample and the characteristics of the capacitor sample, each green chip was obtained when the polishing time was 0, 15, 60, 360, and 960 minutes.
以下グリーンチップの焼成工程および外部電極の形成工程について説明するが、いずれの研磨時間のグリーンチップにおいても、同様の方法により焼成および外部電極の形成を行った。 Hereinafter, the firing process of the green chip and the formation process of the external electrode will be described, but the firing and formation of the external electrode were performed by the same method for the green chip of any polishing time.
(グリーンチップの焼成工程)
バレル研磨後のグリーンチップ42を、水で洗浄し、乾燥した。乾燥後のグリーンチップに対して、脱バインダ処理、焼成およびアニールを下記条件にて行って、コンデンサ素子本体4を得た。
脱バインダ処理条件
昇温速度:32.5℃/時間、
保持温度:260℃、
温度保持時間:8時間、
雰囲気:空気中。
焼成条件
昇温速度:200℃/時間、
保持温度:1260〜1280℃、
温度保持時間:2時間、
冷却速度:200℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 +H2 混合ガス(酸素分圧:10−7Pa)。
アニール条件
昇温速度:200℃/時間、
保持温度:1050℃、
温度保持時間:2時間、
冷却速度:200℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 ガス(酸素分圧:1.01Pa)。
(Green chip firing process)
The
Debinder treatment condition temperature increase rate: 32.5 ° C./hour,
Holding temperature: 260 ° C.
Temperature holding time: 8 hours,
Atmosphere: in the air.
Firing condition heating rate: 200 ° C./hour,
Holding temperature: 1260-1280 ° C
Temperature holding time: 2 hours,
Cooling rate: 200 ° C./hour,
Atmospheric gas: humidified N 2 + H 2 mixed gas (oxygen partial pressure: 10 −7 Pa).
Annealing condition heating rate: 200 ° C./hour,
Holding temperature: 1050 ° C.
Temperature holding time: 2 hours,
Cooling rate: 200 ° C./hour,
Atmospheric gas: humidified N 2 gas (oxygen partial pressure: 1.01 Pa).
なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、水温を20℃としたウエッターを用いた。 Note that a wetter with a water temperature of 20 ° C. was used for humidifying the atmospheric gas during firing and annealing.
(外部電極の形成)
このようにして得たコンデンサ素子本体4に、サンドブラスト等にて端面研磨を施し、外部電極としてCuを塗布し、外部電極6,8を形成した。
(Formation of external electrodes)
The
得られたコンデンサ試料のサイズは、1.6mm×0.8mm×0.8mmであり、内部電極層に挟まれた誘電体層の数は300であり、1層あたりの誘電体層の厚み(層間厚み)は1.2μm、内部電極層の厚みは1.2μmであった。 The size of the obtained capacitor sample is 1.6 mm × 0.8 mm × 0.8 mm, the number of dielectric layers sandwiched between internal electrode layers is 300, and the thickness of the dielectric layer per layer ( The interlayer thickness was 1.2 μm, and the thickness of the internal electrode layer was 1.2 μm.
次いで、以下に示す方法により、コンデンサ試料の耐電圧不良率、誘電損失tanδ、高温負荷寿命変化率の評価を行った。結果を表1〜3および図7に示す。 Subsequently, the withstand voltage failure rate, dielectric loss tan δ, and high temperature load life change rate of the capacitor samples were evaluated by the following methods. The results are shown in Tables 1 to 3 and FIG.
(耐電圧不良率)
各研磨時間のコンデンサ試料のうち10000個について、電圧を150Vかけた際の抵抗率を求め、抵抗率が106 Ω以下となったコンデンサ試料の個数の割合を耐電圧(耐圧)不良率とした。
(Voltage failure rate)
With respect to 10,000 capacitor samples of each polishing time, the resistivity when a voltage of 150 V was applied was obtained, and the ratio of the number of capacitor samples having a resistivity of 10 6 Ω or less was defined as the withstand voltage (withstand voltage) defect rate. .
(誘電損失tanδ)
各研磨時間のコンデンサ試料のうち100個について、コンデンサ試料に対し、基準温度20℃において、デジタルLCRメータ(横河電機(株)製 YHP4274A)にて、周波数1kHz,入力信号レベル(測定電圧)0.5Vrms/μmの条件下で、誘電損失tanδを測定し、平均値を求めた。誘電損失は、小さいほど好ましい。
(Dielectric loss tan δ)
With respect to 100 capacitor samples at each polishing time, with a digital LCR meter (YHP4274A manufactured by Yokogawa Electric Co., Ltd.) at a reference temperature of 20 ° C., the frequency is 1 kHz, the input signal level (measurement voltage) is 0. The dielectric loss tan δ was measured under the condition of 0.5 Vrms / μm, and the average value was obtained. The smaller the dielectric loss, the better.
(高温負荷寿命(平均寿命)変化率)
各研磨時間のコンデンサ試料のうち1000個について、コンデンサの試料に対し、180℃で9.0V/μmの直流電圧の印加状態に保持することにより、高温負荷寿命を測定し、平均値(平均寿命)を求めた。本実施例においては、印加開始から絶縁抵抗が一桁落ちるまでの時間を高温負荷寿命と定義した。表3には、研磨時間0分におけるコンデンサ試料の高温負荷寿命に対する、各研磨時間におけるコンデンサ試料の高温負荷寿命の変化率を示す。
(Change rate of high temperature load life (average life))
With respect to 1000 capacitor samples at each polishing time, the high temperature load life was measured by maintaining a DC voltage of 9.0 V / μm at 180 ° C. with respect to the capacitor sample, and the average value (average life) ) In this example, the time from the start of application until the insulation resistance drops by an order of magnitude was defined as the high temperature load life. Table 3 shows the change rate of the high temperature load life of the capacitor sample at each polishing time relative to the high temperature load life of the capacitor sample at a polishing time of 0 minutes.
比較例1
バレル研磨において、研磨液をイオン交換水とした以外は、上記した各研磨時間のコンデンサ試料と同様の方法によりコンデンサ試料を調整し、下記の方法によりグリーンチップのコーナーR値およびコンデンサ試料の欠け不良率の評価を行った。また、上記の方法によりコンデンサ試料の耐電圧不良率、誘電損失tanδ、高温負荷寿命変化率、欠け不良率の評価を行った。結果を表1〜4および図7および8に示す。欠け不良率およびコーナーR値は以下の方法で評価した。
Comparative Example 1
In barrel polishing, except that the polishing liquid is ion-exchanged water, the capacitor sample is prepared by the same method as the capacitor sample at each polishing time described above, and the corner chip R value of the green chip and the defective defect of the capacitor sample are obtained by the following method. The rate was evaluated. Further, the withstand voltage failure rate, dielectric loss tan δ, high temperature load life change rate, and chip failure rate of the capacitor samples were evaluated by the above methods. The results are shown in Tables 1 to 4 and FIGS. The chip defect rate and the corner R value were evaluated by the following methods.
(欠け不良率)
各研磨時間のコンデンサ試料のうち10000個について、実体顕微鏡により、対向電極が露出していない4面を観察し、構造欠陥(欠け、チッピングなど)の有無を検査した。欠け不良率は小さいほど好ましい。
(Defect rate)
With respect to 10,000 capacitor samples of each polishing time, four surfaces on which the counter electrode was not exposed were observed with a stereomicroscope to inspect for structural defects (chips, chipping, etc.). The smaller the defect defect rate, the better.
(コーナーR値)
研磨後のコーナー部の形状は、以下のようにして評価した。図5(A)に示す研磨後のグリーンチップ42aを、図5(A)中のVB−VB線に沿って切断した。そして、その断面(図5(B))をグリーンチップの中央部まで研磨し、そのコーナー部VI(図5、6)の形状をマイクロスコープにて観察し、以下に定義するR値を求めた。
(Corner R value)
The shape of the corner after polishing was evaluated as follows. The polished
すなわち、図6において、研磨前のグリーンチップ42の頂点から積層方向に垂直な線を引いた時に、その線と研磨後のグリーンチップ42aの稜線との交点から、該頂点までの長さをXとした。同様に、頂点から積層方向に平行な線を引いた時に、その線と研磨後のグリーンチップ42aの稜線との交点から、該頂点までの長さをYとした。Rは、XとYとの平均値、すなわち、R=(X+Y)/2である。
That is, in FIG. 6, when a line perpendicular to the stacking direction is drawn from the apex of the
表1〜4および図7、8より、研磨液をイオン交換水(単独)とした場合は、研磨時間が長くなるほど、コーナーR値は上昇して欠け不良率は低下するが、耐電圧不良率、誘電損失および高温負荷寿命が悪化する傾向にあることが判明した。しかし、研磨液をBaイオンの飽和溶液とした場合、研磨液をイオン交換水とした場合に比べ、欠け不良などを防止するために十分な研磨時間で研磨を行っても、耐電圧不良率、誘電損失および高温負荷寿命の悪化を抑制することができることが判明した。 From Tables 1 to 4 and FIGS. 7 and 8, when the polishing liquid is ion-exchanged water (single), the corner R value increases and the chip defect rate decreases as the polishing time increases, but the withstand voltage failure rate It was found that the dielectric loss and high temperature load life tend to deteriorate. However, when the polishing liquid is a saturated solution of Ba ions, even if polishing is performed with a sufficient polishing time to prevent chipping defects and the like, compared to the case where the polishing liquid is ion-exchanged water, It has been found that the deterioration of dielectric loss and high temperature load life can be suppressed.
2… 積層セラミックコンデンサ
4… コンデンサ素子本体
6、8… 外部電極
10… 誘電体層
10a… 内側グリーンシート
11a… 外側グリーンシート
12… 内部電極層
12a… 内部電極パターン層
20… 支持シート
24… 積層体
42… グリーンチップ
42a… グリーンチップ
50… 水平遠心バレル機
52… 円板
54… バレル容器
56… メディア
2 ... Multilayer
Claims (5)
前記Aサイトの元素のイオンの飽和溶液を作製する工程と、
焼成後に前記誘電体層となるグリーンシートを含む未焼成のグリーンチップを準備する工程と、
前記グリーンチップを前記飽和溶液中で研磨する工程と、
を有する電子部品の製造方法。 A method of manufacturing an electronic component having a dielectric layer mainly composed of a perovskite compound represented by the general formula ABO 3 in the case where A represents an A-site element, B represents a B-site element, and O represents an oxygen element. Because
Producing a saturated solution of ions of the element at the A site;
Preparing an unfired green chip including a green sheet that becomes the dielectric layer after firing;
Polishing the green chip in the saturated solution;
The manufacturing method of the electronic component which has this.
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