JP2996060B2 - セラミック部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばセラミック電子
部品のように、セラミック焼結体を用いて構成されるセ
ラミック部品の製造方法に関し、特に、セラミック焼結
体の稜部及びコーナー部に丸みを与えるための研磨工程
が改良されたセラミック部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック焼結体を用いて構成されるセ
ラミック部品として、積層コンデンサ等のセラミック電
子部品や電子部品以外の用途に用いられている種々のセ
ラミック部品が知られている。

【０００３】セラミック部品の一例として、上記積層コ
ンデンサの製造方法を説明する。積層コンデンサを得る
にあたっては、まず、未焼成の複数枚のセラミックグリ
ーンシートを内部電極を介在させて積層し、得られた積
層体を厚み方向に加圧した後、焼成し、セラミック焼結
体を得る。得られたセラミック焼結体では、両端面に内
部電極が引き出されている。上記セラミック焼結体の内
部電極が引き出されている両端面に、それぞれ、導電ペ
ーストを塗布し、焼き付けることにより外部電極を形成
する。

【０００４】上記積層コンデンサの製造に際しては、得
られたセラミック焼結体の稜部及びコーナー部に丸みを
与えるために、外部電極の形成に先立ちセラミック焼結
体を研磨する工程が実施される。

【０００５】上記研磨工程を実施する理由を、図１を参
照して説明する。図１は、積層コンデンサを示す断面図
である。積層コンデンサ１では、セラミック焼結体２内
に内部電極３〜８がセラミック層を介して重なり合うよ
うに配置されている。９，１０は外部電極を示し、セラ
ミック焼結体２の両端面２ａ，２ｂに形成されている。

【０００６】積層コンデンサ１において、セラミック焼
結体２の端面２ａ，２ｂと、上面２ｃ、下面２ｄ及び図
示されていない対向する側面とのコーナー部分Ａが図示
のように角ばっているとする。この場合、外部電極９，
１０が、端面２ａ，２ｂ上の部分と、上面２ｃ及び下面
２ｄ上に形成されている部分との間で、すなわちセラミ
ック焼結体２の上記コーナー部分Ａにおいて切れること
がある。従って、プリント回路基板上にそのまま実装し
た場合、電極ランドと、下面２ｄ上の外部電極９，１０
とを電気的に接続したとしても、電極ランドが内部電極
３〜８と電気的に接続されないことがあった。

【０００７】従って、上記のような電気的接続不良を無
くすため、さらに内部電極３〜８の端面２ａ，２ｂに引
き出されている部分における内部電極３〜８の露出状態
を良好にするため、及び後の工程においてセラミック焼
結体２同士の衝突や治具等の接触によるセラミック焼結
体２のコーナー部分Ａにおけるチッピングを防止するた
めに、上記研磨工程が実施されていた。

【０００８】上記研摩工程を経ることにより、図２に示
すようにセラミック焼結体２のコーナー部分Ａが丸めら
れ、外部電極９，１０のコーナー部分Ａにおける断線を
防止することができる。

【０００９】なお、セラミック焼結体２の研磨方法は、
ポット内にセラミック焼結体２と、アルミナ、ジルコニ
アもしくはシリコンカーバイド等のセラミック焼結体２
と同等以上の硬度を有する研磨材と、溶剤とを投入し、
該ポットを回転させることにより行われていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】セラミック焼結体２の
稜部及びコーナー部分を丸めるための従来の研磨方法で
は、セラミック焼結体２と同等以上の硬度を有する研磨
材を用いてセラミック焼結体２を研磨していた。この場
合、研磨量を増大させるには、ポットの回転数を高めた
り、あるいは研磨時間を延長したりしていた。しかしな
がら、研磨剤が上記のような比較的硬い材料からなるた
め、研磨量を増大しようとした場合、研磨剤との衝突に
よりセラミック焼結体２にチッピングが発生しがちであ
った。その結果、耐チッピング性をも高めるために上記
研磨工程を実施したにも関わらず、研磨工程を経たがた
めにチッピングが発生し、外観不良のセラミック焼結体
２が発生するという問題があった。

【００１１】本発明の目的は、セラミック焼結体のチッ
ピングや割れを生じさせることなく、セラミック焼結体
の稜部及びコーナー部分を丸めることを可能とする研磨
工程を備えたセラミック部品の製造方法を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック焼
結体を用意する工程と、複数の前記セラミック焼結体
と、該セラミック焼結体よりも低硬度の研磨材と、緩衝
液とを研磨容器内に投入して研磨する工程とを備える、
セラミック部品の製造方法である。また、本発明の特定
の局面では、上記研磨工程後に外部電極を形成する工程
がさらに備えられ、それによってセラミック電子部品が
製造される。

【００１３】本発明においては、まずセラミック焼結体
が用意されるが、このセラミック焼結体には、従来より
公知の方法に従って用意されるセラミック焼結体一般が
含まれる。例えば、前述した積層コンデンサのようなセ
ラミック電子部品の製造に用いられる、内部電極が内部
に構成されたセラミック焼結体の他、種々の用途におい
て用いられるセラミック焼結体が含まれる。

【００１４】本発明では、上記セラミック焼結体を用意
したのち、複数個のセラミック焼結体と、該セラミック
焼結体よりも低硬度の研磨材とが研磨容器内に投入され
て研磨される。このセラミック焼結体より低硬度の研磨
材としては、セラミック焼結体よりも硬度の低いもので
ある限り、適宜の研磨材を用いるが、例えばセラミック
電子部品用のセラミック焼結体の場合、ビッカース硬度
が６５０〜９５０ｋｇ／ｍｍ² 程度であるため、研磨材
としては ビッカース硬度が４５０〜６００ｋｇ／ｍｍ
² 程度のガラス球、あるいはこの程度の硬度のセラミッ
ク球等が用いられる。

【００１５】なお、上記研磨材の硬度は、対象とするセ
ラミック焼結体の硬度よりも低ければよいが、あまり低
い場合には充分な研磨作用を発揮しないため、ある程度
の硬度を有するものを用いることが必要である。もっと
も、この研磨材硬度の下限は、使用するセラミック焼結
体の種類や研磨時間等によって異なるため、一義的には
定め得ない。

【００１６】研磨容器内に上記セラミック焼結体及び研
磨材を投入した後の研磨方法ついては従来より公知の適
宜の研磨方法に従って行い得る。すなわち、上記セラミ
ック焼結体と研磨材とのみを研磨容器内に投入してもよ
く、あるいはさらに液体や粉体を研磨容器内に投入して
もよい。また、研磨に際しては研磨容器を回転させた
り、振動させたりする適宜の方法を採用することができ
る。

【００１７】なお、本発明はセラミック部品の製造方法
であるが、上記のようにセラミック焼結体の研磨工程を
改良したものであり、セラミック焼結体の研磨以後の工
程については、従来より公知のセラミック部品の製造方
法に従って行い得る。

【００１８】

【作用】本発明では、研磨容器内に、研磨対象であるセ
ラミック焼結体と、該セラミック焼結体よりも低硬度の
研磨材とが投入されて研磨が行われる。研磨材の硬度が
セラミック焼結体よりも低く設定されているため、研磨
に際してのセラミック焼結体のチッピングや割れの発生
を抑制することができる。従って、研磨時間を調整した
りすることによって、セラミック焼結体を最適な状態に
研磨することができ、目的とする研磨状態すなわち外観
性状を有するセラミック焼結体を確実に得ることができ
る。

【００１９】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ実施例を説明
することにより、本発明を明らかにする。

【００２０】以下の実施例は、積層コンデンサの製造方
法に適用したものであるが、本発明は、積層コンデンサ
以外のセラミック焼結体を利用した他のセラミック部品
の製造方法にも同様に適用することができる。

【００２１】実験例１ まず、従来より公知の方法に従って、内部に複数の内部
電極がセラミック層を介して重なり合うように配置され
た積層コンデンサ用のセラミック焼結体を多数用意し
た。用意したセラミック焼結体の寸法は、３．２ｍｍ×
１．６ｍｍ×１．２５ｍｍであり、ビッカース硬度は６
５０ｋｇ／ｍｍ² であった。

【００２２】次に、図３に示すように、研磨容器２１内
に、上記多数のセラミック焼結体２２と、直径２ｍｍの
研磨材２３と、緩衝液としての水２４等を投入し、２０
０ｒｐｍの回転速度で１２０分間研磨容器を回転させ、
しかる後、セラミック焼結体２２を取り出し水で洗浄し
た。

【００２３】上記研磨にあたっては、下記の表１に示す
ように、研磨材として硬度の異なる種々のものを用意
し、それぞれ上記のようにして研磨を行った。研磨され
たセラミック焼結体の外観を観察し、チッピングが生じ
ているか否かを評価した。結果を、チッピング不良率
（％）として下記の表１に併せて示す。

【００２４】また、研磨された各セラミック焼結体のコ
ーナー部分Ａ（図１参照）の曲率半径を測定し、研摩量
とした。この結果も下記の表１に併せて示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から明らかなように、ビッカース硬度
が６５０ｋｇ／ｍｍ² の上記セラミック焼結体２２の研
摩に際しては、ビッカース硬度が６００ｋｇ／ｍｍ² 以
下の研摩材を用いることによりチッピング不良率を大幅
に低減し得ることがわかる。

【００２７】また、ビッカース硬度が４００ｋｇ／ｍｍ
² のガラス球を研摩材として用いた場合には、チッピン
グ不良率こそ０．０６％と低いものの、研摩量が４５ｍ
ｍと少ないことがわかる。もっとも、研摩時間を上記の
条件よりも長くすれば研摩量を高めることができる。

【００２８】実験例２ 実験例１の結果を考慮し、研摩材として直径２ｍｍ、ビ
ッカース硬度２０００のＡｌ₂ Ｏ₃ を用い、研摩容器の
回転速度を１３０ｒｐｍと低下させ、その他の条件は実
験例１と同様にしてセラミック焼結体２２を研摩した。
その結果、チッピング不良率１３％であり、研摩量は７
５μｍであった。

【００２９】従って、硬度の高い研摩材を用いた場合に
は、研摩容器の回転速度を低下させたとしても、チッピ
ング不良率がさほど低くならず、チッピングを抑制し得
ないことがわかる。

【００３０】実験例３ 使用する研摩材の直径を変えて、実験例１と同様にして
セラミック焼結体を研摩した。使用した研摩材は、ビッ
カース硬度６００のガラス球であり、その直径は下記の
表２に示す各種のものを用いた。結果を下記の表２に示
す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２から明らかなように、同じ硬度（ビッ
カース硬度＝６００ｋｇ／ｍｍ² ）のガラス球では、直
径を変更したとしても、チッピング不良率は比較的低い
ことがわかる。もっとも、研摩材の径を６．０ｍｍと大
きくした場合には、チッピング不良率が若干増加するこ
とがわかる。また、研摩材の直径を１．５ｍｍと小さく
した場合には、研摩量が４０μｍと少なくなることがわ
かる。

【００３３】実験例４ 研摩材としてビッカース硬度６００ｋｇ／ｍｍ² の直径
２ｍｍのガラス球を用い、実験例１と同様にしてセラミ
ック焼結体を研摩した。ただし、研摩容器の回転速度及
び研摩時間を、下記の表３に示すように変更した。

【００３４】研摩されたセラミック焼結体のチッピング
不良率及び研摩量を下記の表３に併せて示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３から明らかなように、回転速度を２５
０ｒｐｍと、実験例１の場合に比べ早めた場合には、チ
ッピング不良率及び研摩量を維持したまま、研摩時間の
短縮を図ることができる。

【００３７】上記実験例１〜４から明らかなように、研
摩材としてセラミック焼結体のビッカース硬度が６５０
ｋｇ／ｍｍ² の場合、ビッカース硬度４５０〜６００ｋ
ｇ／ｍｍのガラス球を用いることが適切であることがわ
かる。

【００３８】なお、研摩材の形状としては、セラミック
焼結体との分離性を考慮した場合、上記実験例で用いら
れているように球形のものが望ましい。また、研摩材の
直径についてチッピング及び研摩量を考慮して、並びに
目的とするセラミック焼結体の寸法に応じて決定される
が、上記寸法のセラミック焼結体の場合には、２〜５ｍ
ｍの直径の研摩材を用いることが望ましいことがわか
る。

【００３９】また、上記実験例で用いた研摩材としての
ガラスは、外部電極焼成温度（５００〜８００℃）にお
いて誘電体セラミックスと化学反応を引き起こす材料で
はあるが、上記研摩後の水洗いで容易に除去し得る材料
であることを指摘しておく。従って、上記水洗いによっ
て完全に除去し得るため、外部電極形成に際し、セラミ
ック焼結体を変質させるおそれはない。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、セラミック焼結体と研
摩材とを研摩容器に投入して研摩するに際し、研摩材と
してセラミック焼結体よりも低硬度の研摩材が用いられ
る。従って、研摩材と衝突したとしてもセラミック焼結
体においてチッピングが発生し難い。

【００４１】例えば、従来のセラミック電子部品用セラ
ミック焼結体の研摩に際しては、セラミック焼結体のビ
ッカース硬度が６５０ｋｇ／ｍｍ程度であったのに対
し、研摩材としてビッカース硬度１１００のＳｉＯ₂ 等
を用いていたためチッピング不良率が７％程度もあった
のに対し、本発明ではビッカース硬度６００ｋｇ／ｍｍ
² 以下の例えばガラス球のような研摩材を用いることに
より、チッピング不良率を１％以下に抑制することがで
き、セラミック電子部品の歩留りを大幅に改善すること
ができる。

【００４２】また、上記研摩に際し、セラミック焼結体
に対する研摩材の衝突による衝撃が研摩材の硬度が低い
ため緩和され、従ってセラミック焼結体におけるマイク
ロクラックの発生も抑制することができる。よって、セ
ラミック焼結体の抗折強度を高めることができる。例え
ば、従来の積層コンデンサ用セラミック焼結体では、研
摩材としてビッカース硬度が１１００ｋｇ／ｍｍ² 程度
のＳｉＯ₂ を用いていたため、研摩後のセラミック焼結
体の抗折強度が１１００ｋｇ／ｃｍ² であったのに対
し、上記のようなビッカース硬度６００ｋｇ／ｍｍ² 以
下のガラス球を研摩材として用いた本発明例では、抗折
強度は１３００ｋｇ／ｃｍ² と高められることが確かめ
られた。

【００４３】よって、本発明によれば、チッピング発生
率を低めることができるため、研摩に際して回転研摩容
器を用いる場合には研摩容器の回転速度を高めることが
でき、それによって研摩時間の短縮を図ることができ
る。あるいは、研摩時間を延長してもチッピング不良率
がさほど高まらないため、研摩量を増大させることも可
能である。本願発明者の実験によれば、同等のセラミッ
ク焼結体を研摩した場合、従来法では１２０分の研摩時
間が必要であったのに対し、本発明では９０〜６０分程
度に短縮し得ることが確かめられた。

【００４４】以上のように、本発明によれば、セラミッ
ク焼結体におけるチッピングの発生を効果的に抑制しつ
つ、セラミック焼結体を研摩することができるため、例
えばセラミック電子部品のようなセラミック部品の製造
に対しての歩留りを高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層コンデンサの問題点を説明するため
の断面図。

【図２】コーナー部分が丸められた焼結体を用いて構成
された積層コンデンサを示す断面図。

【図３】研摩容器内にセラミック焼結体及び研摩材等を
投入した状態を示す断面図。

【符号の説明】

２１…研摩容器 ２２…セラミック焼結体 ２３…研摩材 ２４…水

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 4/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック焼結体を用意する工程と、 複数の前記セラミック焼結体と、該セラミック焼結体よ
   りも低硬度の研磨材と、緩衝液とを研磨容器内に投入し
   て研磨する工程とを備える、セラミック部品の製造方
   法。
2. 【請求項２】前記研磨工程後に、外部電極を形成する工
   程をさらに備えセラミック電子部品を得る、請求項１に
   記載のセラミック部品の製造方法。