JP2021141131A - セラミック電子部品の製造方法、および金属導電ペースト - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図1で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層チップ10と、積層チップ10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、積層チップ10の当該2端面以外の4面のうち、積層方向の上面および下面以外の2面を側面と称する。外部電極20a,20bは、積層チップ10の積層方向の上面、下面および2側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、互いに離間している。
誘電体層11に含まれるAサイト元素およびBサイト元素は、通常はABO3の粒子の焼結体の形で誘電体層11に含まれる。例えば、BaTiO3は、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このBaTiO3は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層11を構成するセラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル−ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
次に、得られた誘電体材料に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。図5(a)で例示するように、得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み0.8μm以下の帯状の誘電体グリーンシート41を塗工して乾燥させる。図5(a)では基材を省略してある。
次に、積層工程によって得られた成型体を、250〜500℃のN2雰囲気中で脱バインダ処理した後に、酸素分圧10−5〜10−8atmの還元雰囲気中で1100〜1300℃で10分〜2時間焼成する。このようにして、積層セラミックコンデンサ100が得られる。なお、焼成工程において昇温速度を大きくすることで、共材53が金属材料52から吐き出される前に金属材料52が焼結するため、共材53が内部電極層12に残存しやすくなる。そこで、焼成工程において室温から最高温度までの平均昇温速度は、30℃/分以上とすることが好ましく、45℃/分以上とすることがより好ましい。なお、平均昇温速度が大きすぎると、成型体に残留する有機成分(脱バインダ処理だけで取り切れなかったもの)の排出が十分に行われず、焼成工程中にクラックが発生するなどの不具合が生じるおそれがある。そこで、平均昇温速度を、80℃/分以下とすることが好ましく、65℃/分以下とすることがより好ましい。
その後、N2ガス雰囲気中で600℃〜1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
(めっき処理工程)
その後、めっき処理により、外部電極20a,20bの下地層に、Cu,Ni,Sn等の金属コーティングを行う。
チタン酸バリウム粉末を、誘電体材料51として用意した。チタン酸バリウム粉末に必要な添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料51を得た。誘電体材料51に有機バインダおよび溶剤を加えてドクターブレード法にて誘電体グリーンシート41を作製した。誘電体グリーンシート41の塗工厚みを0.8μmとし、有機バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)等を用い、溶剤としてエタノール、トルエン等を加えた。その他、可塑剤などを加えた。
実施例1〜3および比較例1〜4における内部電極層12の連続率を測定した。測定には、幅方向中央部での、誘電体層11と内部電極層12との積層方向における断面のSEM(走査型電子顕微鏡)写真を用いた。具体的には、数枚のSEM写真に写っている全内部電極層の連続率を測定し、その平均値を連続率として求めた。連続率が80%以上であれば、合格「〇」と判定した。連続率が80%未満であれば、不合格「×」と判定した。図8(a)は、実施例1のSEM写真を模式的に描いた図である。図8(b)は、実施例3のSEM写真を模式的に描いた図である。図8(c)は、比較例4のSEM写真を模式的に描いた図である。図8(d)は、比較例5のSEM写真を模式的に描いた図である。図8(c)および図8(d)に比べて、図8(a)および図8(b)では内部電極層12の途切れが少ないことがわかる。
11 誘電体層
12 内部電極層
13 カバー層
20a,20b 外部電極
41 誘電体グリーンシート
42 金属導電ペースト
43 シート部材
51 誘電体材料
52 金属材料
53 共材
100 積層セラミックコンデンサ
Claims (11)
- 誘電体材料を含む誘電体グリーンシート上にNiを主成分とする金属材料およびチタン酸バリウムを主成分とする共材を含む金属導電ペーストのパターンが配置された積層単位を、前記金属導電ペーストの配置が交互にずれるように複数積層することで積層体を形成する形成工程と、
前記積層体を焼成する焼成工程と、を含み、
前記焼成工程前において、粉末X線回折で評価した場合の(111)面のFWHMについて、(前記金属材料のFWHM)/(前記共材のFWHM)が0.550以下であり、
前記焼成工程前において、前記金属材料の平均粒径が120nm以下であることを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。 - 前記共材の平均粒径は、10nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 前記金属導電ペーストの焼成によって得られる内部電極層の平均厚みは、0.8μm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 前記焼成工程前において、前記共材のFWHMは、1.1以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 前記焼成工程前において、前記金属材料のFWHMは、0.7以下であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 前記誘電体材料は、主成分がチタン酸バリウムであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- Niを主成分とする金属材料およびチタン酸バリウムを主成分とする共材を含み、
粉末X線回折で評価した場合の(111)面のFWHMについて、(前記金属材料のFWHM)/(前記共材のFWHM)が0.550以下であり、
前記金属材料の平均粒径が120nm以下であることを特徴とする金属導電ペースト。 - 前記共材の平均粒径は、10nm以下であることを特徴とする請求項7に記載の金属導電ペースト。
- 前記共材のFWHMは、1.1以上であることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の金属導電ペースト。
- 前記金属材料のFWHMは、0.7以下であることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の金属導電ペースト。
- 前記誘電体材料は、主成分がチタン酸バリウムであることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか一項に記載の金属導電ペースト。
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