JP3047706B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層コンデンサのよう
な積層セラミック電子部品の製造方法に関し、特に、複
数枚のセラミックグリーンシートを積層して積層体生チ
ップを得る工程が改良された積層セラミック電子部品の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層コンデンサを例にとり、従来の積層
セラミック電子部品の製造方法の一例を説明する。

【０００３】積層コンデンサの製造に際しては、先ず、
セラミックグリーンシートを準備する。通常セラミック
グリーンシートは、ポリプロピレンなどの支持フィルム
上にセラミックスラリー膜を形成し、乾燥後剥離して形
成したり、セラミックスラリーをドクターブレード法に
よって盤上にて成膜し、乾燥後剥離して形成したりされ
る。そして、このセラミックグリーンシート上に内部電
極パターンを形成した後、これを複数枚積み重ねて素子
部分を構成する。さらに上記素子部分の上下に、内部電
極パターンが形成されていない外層用セラミックグリー
ンシートを適宜の枚数積層し、プレスして積層体生チッ
プを得る。しかる後、得られた積層体生チップを焼成し
て焼結体を得、焼結体の端面に外部電極を形成して積層
コンデンサを得る。

【０００４】ところが、このようにして積層コンデンサ
を製造する場合、特に積層体生チップを製造する場合、
セラミックグリーンシートの成形、内部電極パターンの
形成、及びセラミックグリーンシートの積み重ねの各工
程が連続して実施されることが多い。その結果として、
積層体生チップにおける各セラミックグリーンシートの
表裏方向が全て一定方向となることがある。この場合、
セラミックグリーンシートの表裏方向とは、グリーンシ
ートを支持フィルムや盤上に成膜、乾燥した際に空気中
に曝されている面を仮に表面、支持フィルムや盤上に当
接されている面側を裏面とした場合の方向をいう。ま
た、全てのセラミックグリーンシートが表裏が同じ方向
のまま積み重ねられないまでも、素子部分あるいは外層
用セラミックグリーンシートのそれぞれは、表裏が同じ
方向のまま積み重ねられることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような積層工程により得られた積層体生チップを焼成し
て得られた焼結体では、焼成後にデラミネーションと称
されている層間剥がれ現象が生じがちであった。特に、
上記素子部分と外層用セラミックグリーンシートとの層
間においてデラミネーションが発生し易かった。これ
は、積層体生チップの焼成時に、素子部分のバインダ等
の燃焼により発生したガスが外層用セラミックグリーン
シートとの境界部に留まり、焼散されないためと考えら
れる。

【０００６】本発明の目的は、上記素子部分と上下の外
層用セラミック層との間の界面におけるデラミネーショ
ンが生じ難い積層セラミック電子部品を得ることを可能
とする製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の内部電
極がセラミック層を介して重なり合っている焼結体を用
いた積層セラミック電子部品の製造方法であって、内部
電極パターンが一方主面に形成された第１のセラミック
グリーンシートを積層し、内部電極パターンがセラミッ
クグリーンシート層を介して積層されている素子部分を
得る工程と、一方主面側の層が他方主面側の層に比べ
て、セラミック粉末含有割合が相対的に高く、かつ有機
バインダ含有割合が相対的に低い第２のセラミックグリ
ーンシートを、前記他方主面側を前記素子部分に接触さ
れる側とするようにして、前記素子部分の上下に第２の
セラミックグリーンシートを積層する工程とを備える、
積層セラミック電子部品の製造方法である。

【０００８】

【作用】本発明者は、上記素子部分と素子部分の上下の
セラミック層との間の界面におけるデラミネーションの
発生原因を検討した結果、セラミックグリーンシートの
一方主面側の層と他方主面側の層とにおいてセラミック
粉末及びバインダーの含有割合が変化しているためにデ
ラミネーションが発生していることを見出し、本発明を
成すに至った。これを、図１、図２及び図３を参照して
説明する。

【０００９】図１は、セラミックグリーンシートを示す
模式的側面図である。このセラミックグリーンシート１
は、図示しない支持フィルムに支持されてシート供給体
として用意されているものである。通常、支持フィルム
上においてドクターブレード法等によりシート成形する
ことにより、上記セラミックグリーンシート１が得られ
る。図１では、セラミックグリーンシート１の一方面１
ａが上記支持フィルム（図示せず）に支持されている側
である。

【００１０】この場合、主面１ａ側の第１の層１Ａで
は、セラミックグリーンシート中のバインダー含有率が
相対的に高く、セラミック粉末含有率が相対的に低くな
っており、他方、空気中に露出している他方主面１ｂ側
の第２の層１Ｂでは、逆にバインダー含有率が低く、セ
ラミック粉末含有率が高くなっていると考えられる。こ
れは、セラミックグリーンシートを支持フィルム上にお
いて乾燥するに際し、有機溶剤等が上記主面１ｂ側から
蒸発していくため、第１の層１Ａと、第２の層１Ｂと
で、セラミック粉末及びバインダーの含有割合が異なる
ことになるからである。

【００１１】なお、セラミックグリーンシートを上記の
ように支持フィルム上で成形した場合に限らず、例えば
成形ステージ上でドクターブレード法などによりセラミ
ックグリーンシートを成形した場合においても、得られ
たセラミックグリーンシートでは積層ステージに接触し
ている側の層と、空気中に露出されている側の層とで、
同様にセラミック粉末及びバインダの含有割合が変化し
ている。すなわち、通常のシート成形法により得られる
何れのセラミックグリーンシートにおいても、成形に際
して支持されている側の層と、空気中に露出されている
側の層との間で、セラミック粉末含有割合及び有機バイ
ンダ含有割合が上記のように変化しているのが実情であ
る。

【００１２】また、本願発明者は、上記第１の層１Ａで
は、セラミック粉末含有率が相対的に低くなっているた
め、焼成前の密着性が高く、かつ焼成に際しセラミック
粉末間のポアが比較的多く形成され、該ポアを経由して
バインダや溶剤等が抜け易く、従って、第１の層１Ａ側
は隣接するセラミックグリーンシートに強固に結合され
るのに対し、第２の層１Ｂでは、セラミック粉末含有率
が高いため、焼成に際して形成されるポアが少なく、従
ってバインダや溶剤の抜けが悪く、重ねられているセラ
ミックグリーンシートに対する密着性が低下することを
見出した。

【００１３】ところが、従来の積層方法では、上記のよ
うなセラミックグリーンシート１の厚み方向における組
成の変動を考慮することなく、セラミックグリーンシー
トを積層して積層体を得ていた。

【００１４】例えば図２に示す積層方法では、支持フィ
ルムに支持されたセラミックグリーンシートを、支持フ
ィルム側とは反対側の主面から積層しつつ支持フィルム
を剥離して積層していた。従って、素子部分１０では、
支持フィルム上に内部電極を形成し、しかる後セラミッ
クグリーンシートを成形してなる第１のシート供給体か
ら、セラミックグリーンシート１１，２１，３１を内部
電極パターン１２，２２，３２とともに剥離して積層し
て素子部分１０が構成されている。そして、素子部分１
０の上下に、より厚みの厚いセラミックグリーンシート
４１，４２，４３，４４が、同じく支持フィルムに支持
されている側を上面として積層し、積層体生チップが得
られている。

【００１５】他方、図３に示す従来の積層方法では、上
記とは逆に、セラミックグリーンシート１１〜３１及び
４１〜４４を、支持フィルムに支持されている側を下面
として積層していた。

【００１６】その結果、図２に示す積層方法では、図示
の矢印Ａで示す部分においては、セラミックグリーンシ
ート４２の第２の層４２Ｂが、内部電極パターン１２と
重ねられる。従って、この部分では、セラミック粉末含
有割合が相対的に高く、有機バインダ含有割合が相対的
に低い第２の層４２Ｂが内部電極パターン１２、すなわ
ち素子部分１０と密着されることになる。従って、第２
の層４２Ｂにおけるバインダや溶剤の抜けが十分でない
ため、焼成後のデラミネーションの原因となることが確
かめられた。

【００１７】同様に、図３に示す積層方法においても、
矢印Ａで示す部分においては、素子部分１０に対して、
厚みの厚いセラミックグリーンシート４３の第２の層４
３Ｂが接触されるが、この第２の層４３Ｂにおいて、セ
ラミック粉末含有割合が相対的に高いため、同様に、焼
成前において素子部分１０とセラミックグリーンシート
４３との間の界面における密着性が十分でなかった。さ
らに、図２に示す積層方法の場合と同様に、矢印Ａで示
す部分において焼結後にデラミネーションが発生し易い
ことも確かめられた。

【００１８】また、図２及び図３に示した積層方法で
は、素子部分１０を構成しているセラミックグリーンシ
ート１１，２１，３１は、例えば積層コンデンサでは、
その厚みは比較的薄く、他方、セラミックグリーンシー
ト４１〜４４は、その肉厚がかなり厚くされている。従
って、セラミックグリーンシート中に含まれているバイ
ンダや溶剤や内部電極パターン中に含まれている溶剤等
は、厚みの薄いセラミックグリーンシート１１，２１，
３１中に比べて、セラミックグリーンシート４１〜４４
では、より一層抜けにくかった。

【００１９】すなわち、前述したように、図２及び図３
において第２の層４２Ｂ，４３Ｂは、セラミック粉末含
有割合が高いためバインダや溶剤の抜けが悪い層であっ
たが、この場合、セラミックグリーンシート４２，４３
の厚みが上記のようにかなり厚いため、より一層バイン
ダや溶剤が該第２の層４２Ｂ，４３Ｂにトラップされ易
く、従って焼成後のデラミネーションが発生し易いこと
が認められた。本発明では、上記のように、セラミック
グリーンシートの成形に際して支持されている側の第１
の層と、空気中に露出されている側の第２の層とで、セ
ラミック粉末含有割合及びバインダ含有割合が異なるこ
とが避けられないことに着目し、素子部分に積層される
第２のセラミックグリーンシートを積層するに際し、第
２のセラミックグリーンシートをセラミック粉末含有割
合の低い第２の層側から積層することにより、上記バイ
ンダや溶剤の抜け性を高め、素子部分と第２のセラミッ
クグリーンシートとの密着性を高め、かつデラミネーシ
ョンの発生を防止したことに特徴を有する。

【００２０】

【発明の効果】従って、本発明によれば、素子部分に積
層される第２のセラミックグリーンシートが、セラミッ
ク粉末含有割合が相対的に低く、かつ有機バインダ含有
割合が相対的に高い層を素子部分の上下に接触するよう
に、第２のセラミックグリーンシートが素子部分の上下
に積層される。第２のセラミックグリーンシートのセラ
ミック粉末含有割合が相対的に低く、かつ有機バインダ
含有割合が相対的に高い層では、有機バインダや溶剤が
抜け易く、従って、上記第２のセラミックグリーンシー
トは素子部分に対して十分な強度で密着される。その結
果、素子部分と第２のセラミックグリーンシートとの間
の密着性が高められ、素子部分と上下のセラミック層と
の間の界面における焼成後のデラミネーションの発生を
効果的に防止することができ、積層セラミック電子部品
の不良品率を低減することが可能となる。

【００２１】

【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。

【００２２】前述したように、図１に示したセラミック
グリーンシート１では、支持フィルムに積層されている
第１の層１Ａにおいてバインダー含有割合が相対的に高
く、セラミック粉末含有割合が低くされており、空気中
に露出されている第２の層１Ｂ側において、バインダー
含有割合が相対的に低く、セラミック粉末含有割合が高
くなっている。この事実を基に、図４及び図５に示す第
１，第２の実施例では、第２のセラミックグリーンシー
トが支持フィルムに支持されている側から素子部分に積
層される。

【００２３】まず、第１の実施例では、内部電極パター
ン１２，２２，３２が導電ペーストを印刷することによ
り一方主面上に形成された第１のセラミックグリーンシ
ート１１，２１，３１を積層し、素子部分１０を得る。
この場合、各セラミックグリーンシート１１，２１，３
１は、図示しない支持フィルム上において、内部電極パ
ターン１２，２２，３２を形成した後セラミックグリー
ンシートを成形することにより構成された第１のシート
供給体から支持フィルム側を上面として支持フィルムを
剥離しつつ積層することにより行われている。

【００２４】さらに、上記素子部分１０を得た後、第２
のセラミックグリーンシート４１〜４４が素子部分１０
の上下に積層される。この場合、第２のセラミックグリ
ーンシート４１〜４４としては、第１のセラミックグリ
ーンシート１１，２１，３１に比べてかなり厚みの厚い
セラミックグリーンシートが用いられる。また、第２の
セラミックグリーンシート４１〜４４も、支持フィルム
上に形成されていたものである。

【００２５】セラミックグリーンシート４２，４３は、
支持フィルムに支持されている側の第１の層４２Ａ，４
３Ａが素子部分１０の上下に接触するように積層されて
いる。この場合、セラミックグリーンシート４２を代表
して説明すると、セラミックグリーンシート４２では、
第１の層４２Ａは、バインダーを相対的に高い割合で含
有しており、セラミック粉末を相対的に低い割合で含有
しており、他方、第２の層４２Ｂでは、バインダー含有
割合が相対的に低く、セラミック粉末含有割合が相対的
に高くされている。従って、セラミックグリーンシート
４２は、内部電極パターン１２の上面に第１の層４２Ａ
側から積層されるので、積層体生チップを得た後に厚み
方向に加圧することにより、内部電極パターン１２に対
して強固に密着され得る。

【００２６】同様に、セラミックグリーンシート４３に
ついても、第１の層４３Ａ側から素子部分１０の下面に
積層されるため、やはり素子部分１０に対して強固に密
着され得る。

【００２７】さらに、上記のようにして得られた積層体
生チップを焼成して得られた焼結体では、焼成に際し、
第１の層４２Ａ，４３Ａにおいてバインダや溶剤が効率
良く抜けるため、素子部分１０と上下のセラミックグリ
ーンシート４２，４３との間の界面におけるデラミネー
ションの発生も生じ難い。

【００２８】図５は、第２の実施例を説明するための断
面図である。第２の実施例では、素子部分１０におい
て、第１のセラミックグリーンシート１１，２１，３１
が、それぞれ、支持フィルムに支持されている側を下方
側として積層されている。すなわち、第２の実施例で用
いられる第１のシート供給体では、支持フィルム上に積
層されている側を下面側として各セラミックグリーンシ
ート１１，２１，３１が積層されて素子部分１０が構成
されている。その他の点については、第１の実施例と同
様である。

【００２９】第２の実施例においても、素子部分１０の
上面側の内部電極パターン１２に対しては、第２のセラ
ミックグリーンシート４２の第１の層４２Ａが密着され
るため、素子部分１０の上面と第２のセラミックグリー
ンシート４２との密着性は十分な大きさとされ得る。

【００３０】同様に、素子部分１０の下面側において
も、第２のセラミックグリーンシート４３が、第１の層
４３Ａ側から積層されているため、やはり素子部分１０
と第２のセラミックグリーンシート４３との密着性が十
分に高められる。さらに、第１の実施例の場合と同様
に、焼成に際し、第１の層４２Ａ，４３Ａにおいてバイ
ンダや溶剤が容易に除去されるため、素子部分１０と上
下のセラミック層との界面におけるデラミネーションを
効果的に抑制することができる。

【００３１】次に、具体的な実験例につき説明する。セ
ラミック粉末５７重量部、水３３重量部、有機バインダ
ー７重量部及び分散剤３重量部を配合してセラミックス
ラリーを得た。しかる後、合成樹脂フィルムよりなる支
持フィルム上において、内部電極パターンを形成するた
めに導電ペーストを印刷した後、該導電ペーストよりな
る内部電極パターン上に上記セラミックスリラーを用い
て厚み２０μｍの第１のセラミックグリーンシートを成
形し、第１のシート供給体を得た。

【００３２】他方、別途用意した第２の支持フィルム上
に、上記と同一組成のセラミックスラリーを用いて厚み
８０μｍの第２のセラミックグリーンシートを成形し、
第２のシート供給体を得た。

【００３３】上記のようにして用意した第１，第２のシ
ート供給体を用い、図２に示した第１の従来例及び図３
に示した第２の従来例、上記第１，第２の実施例の各方
法に従って積層体生チップを得、得られた積層体生チッ
プを４．０ｍｍ×２．０ｍｍの平面形状を有するように
切断し、個々の積層コンデンサ単位の積層体生チップを
得た。得られた積層体生チップにおける素子部分と素子
部分に接している上下のセラミック層との間の密着性
を、上下に接している第２のセラミックグリーンシート
の剥離強度を引っ張り試験機により測定することにより
評価した。結果を下記の表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から明らかなように、第１，第２の実
施例では、第１，第２の従来例に比べて、第２のセラミ
ックグリーンシートの素子部分からの剥離強度を著しく
高め得ることがわかる。

【００３６】また、上記のようにして用意した各積層体
生チップ１０００万個をそれぞれ焼成し、得られた焼結
体中の素子部分と、素子部分の上下のセラミック層との
間のデラミネーションの発生率を調べた。結果を下記の
表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２から明らかなように、デラミネーショ
ン発生率は、第１，第２の実施例の方法によれば、３０
ｐｐｍ以下と非常に低くなることがわかる。なお、上記
実施例では、第２のグリーンシートとして、素子部分を
構成する第１のセラミックグリーンシートよりも厚みの
厚いものを用いたが、本発明では、第２のセラミックグ
リーンシートの厚みはこれに限定されるものではない。
すなわち、第１のセラミックグリーンシートと等しい厚
み、あるいは第１のセラミックグリーンシートよりも薄
い厚みのセラミックグリーンシートを第２のセラミック
グリーンシートとして用いてもよい。

【００３９】もっとも、上記実施例のように、より厚み
の厚い第２のセラミックグリーンシートを用いた場合に
は、第２の層側においてバインダや溶剤の抜け性がより
一層低下するため、本発明がより好適に用いられる。

【００４０】また、上記実施例では、セラミックグリー
ンシートとして、支持フィルム上に成形されたセラミッ
クグリーンシートを用いた場合につき説明したが、使用
する第１，第２のセラミックグリーンシートは成形ステ
ージ上などにおいて成形され、成形ステージ上から剥離
されたものであってもよい。すなわち、前述したよう
に、何れの成形法を用いた場合においても、セラミック
グリーンシートの成形に際して他の部材に支持されてい
る側と空気に露出されている側とで、上記のようにセラ
ミック粉末含有割合及び有機バインダ含有割合が厚み方
向に変動するため、何れの方法により得られたセラミッ
クグリーンシートであっても本発明に用いることができ
る。

【００４１】なお、上記実施例では、積層コンデンサの
製造方法について説明したが、本発明は積層コンデンサ
以外の内部電極を有する積層セラミック電子部品の製造
方法一般に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックグリーンシートを示す模式的側面
図。

【図２】従来の積層方法の第１の例を示す模式的側面
図。

【図３】従来の積層方法の第２の例を説明するための模
式的側面図。

【図４】第１の実施例の積層方法を説明するための模式
的側面図。

【図５】第２の実施例の積層方法を説明するための模式
的側面図。

【符号の説明】

１０…素子部分 １１，２１，３１…第１のセラミックグリーンシート １２，２２，３２…内部電極パターン ４１，４２，４３，４４…第２のセラミックグリーンシ
ート ４２Ａ，４３Ａ…第１の層（支持フィルム側の層） ４２Ｂ，４３Ｂ…第２の層（空気中に露出されている側
の層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−133613（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−44319（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/12,4/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の内部電極がセラミック層を介して
   重なり合っている焼結体を用いた積層セラミック電子部
   品の製造方法であって、 内部電極パターンが一方主面に形成された第１のセラミ
   ックグリーンシートを積層し、内部電極パターンがセラ
   ミックグリーンシート層を介して積層されている素子部
   分を得る工程と、 一方主面側の層が他方主面側の層に比べて、セラミック
   粉末含有割合が相対的に高く、かつ有機バインダ含有割
   合が相対的に低い第２のセラミックグリーンシートを、
   前記他方主面側を前記素子部分に接触される側とするよ
   うにして、前記素子部分の上下に第２のセラミックグリ
   ーンシートを積層する工程とを備える、積層セラミック
   電子部品の製造方法。