JP3089922B2 - セラミック積層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、例えば積層コンデンサ
等のセラミック積層電子部品の製造方法に関し、特に、
未焼成のセラミック積層体チップを焼成する工程が改良
されたセラミック積層電子部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層コンデンサ等のセラミック積層電子
部品の製造に際しては、複数枚のセラミックグリーンシ
ートを内部電極材料とともに積層し、未焼成のセラミッ
ク積層体チップを得る。しかる後、得られたセラミック
積層体チップを焼成炉中において焼成し、セラミック焼
結体を得、該セラミック焼結体の外表面に所定の外部電
極を形成する。

【０００３】ところで、上記セラミック積層体チップの
焼成に際しては、トンネル炉を用いて連続的に多数のセ
ラミック積層体チップを焼成する方法やバッチ式の焼成
炉内に多数のセラミック積層体チップを配置して焼成
し、焼成終了後に焼結体を取り出した後、再度新たな多
数のセラミック積層体チップを投入して焼成する方法等
が用いられている。後者の方法、すなわち、バッチ式の
焼成方法では、例えば非還元性セラミックスを用いた積
層コンデンサを製造する場合のように、焼成に際しての
雰囲気調整が必要な場合に有効な方法である。そこで、
このような雰囲気調整が必要なセラミック積層体チップ
の焼成に際しては、上記バッチ式の焼成方法が採用され
ている。

【０００４】図１を参照して従来のバッチ式の焼成方法
の一例を説明する。焼成炉の内部に配置されたステージ
１上に、複数本のスペーサー２を立設し、該スペーサー
２上に棚板３を配置する。棚板３上に、焼成すべき多数
のセラミック積層体チップ４を平積みする。すなわち、
多数のセラミック積層体チップは互いに重なり合わない
ように、棚板３上に分散されて配置される。上記スペー
サー２及び棚板３の配置ならびにセラミック積層体チッ
プの平積みを繰り返すことにより、図示のように、複数
の棚板３が所定距離を隔てて配置され、かつ各棚板３上
に多数のセラミック積層体チップが平積みされる。

【０００５】次に棚板３，３の側方に配置された雰囲気
ガス導入管５，５から雰囲気ガスを導入しつつ、焼成を
行う。焼成に際しては、通常、最初に２００〜４００℃
程度の温度で炉内を加熱し、セラミック積層体チップ中
に含まれている有機バインダーを飛散させ、しかる後１
０００℃〜１４００℃程度の温度に加熱して本焼成を行
う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のバッチ式の焼成
方法では、雰囲気ガスが雰囲気ガス導入管５，５から棚
板３，３間の空間に投入される。この雰囲気ガスは平積
みされている多数のセラミック積層体チップのうちの一
部に当たりがちであった。従って、雰囲気ガスが直接当
たる部分のセラミック積層体チップでは、含有されてい
る有機バインダーの分解が急激に引き起こされる。その
結果、層間剥がれ、すなわちデラミネーションが発生す
ることがあった。

【０００７】また、１０００℃〜１４００℃の温度で加
熱される本焼成工程において、雰囲気ガスが、一部のセ
ラミック積層体チップに集中して当たることにより、過
焼結のセラミック積層体チップが生じたりし、得られた
多数のセラミック焼結体において特性のばらつきが生じ
がちであった。

【０００８】しかも、雰囲気ガス導入管５，５からガス
を吹き込むものであるため、チップが飛散し、炉材と反
応して損傷を引き起こすこともあった。雰囲気ガスに直
接セラミック積層体チップが当たらないようにするため
に、上記のようにセラミック積層体チップを平積みしな
ければならず、セラミック積層体チップを重ねて積層す
ることができないため、生産性が充分でないという問題
もあった。

【０００９】加えて、多数のセラミック積層体チップを
焼成する場合、上記スペーサー２及び棚板３の数を増大
させねばならず、このような場合、スペーサー２及び棚
板３を配置する作業が煩雑であり、かつその自動化が困
難であるという問題もあった。

【００１０】本発明の目的は、上記デラミネーションの
発生や特性のばらつきを抑制することができ、かつ多数
のセラミック積層体チップを効率よく焼成することがで
き、さらに自動化も容易である焼成工程を備えたセラミ
ック積層電子部品の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、底板と、底板
から上方に延びるように、かつ上方に開いた開口を有す
るように設けられた側壁とを有し、側壁には、側壁上縁
から外側壁の一部を切り欠くことにより雰囲気ガス導入
・排出用の複数の開口部が形成されている匣を用意し、
前記雰囲気ガス導入・排出用開口部の下端を超えないよ
うに前記匣内に複数のセラミック積層体チップを投入
し、積み重ね、少なくとも１つの雰囲気ガス導入・排出
用開口部の側方に配置されたガス導入管からガスがセラ
ミック積層体チップに直接あたらないようにしてガスを
匣内に導入しつつ複数のセラミック積層体チップのバイ
ンダの分解及び焼成を行うことを特徴とする、セラミッ
ク積層電子部品の製造方法である。好ましくは、上記雰
囲気ガスとして、Ａｉｒ及びＮ₂ からなるガスが用いら
れる。

【００１２】

【作用】本発明では、上方に開いた開口を有するように
側壁を有し、かつ側壁に、上記雰囲気ガス導入・排出用
の複数の開口部が形成されている匣を用いるため、該雰
囲気ガス導入・排出用開口部から雰囲気ガスが導入さ
れ、かつ排出される。従って、匣内に収納されているセ
ラミック積層体チップは、周囲を上記側壁で囲われてい
るため、並びにセラミック積層体チップが上記雰囲気ガ
ス導入・排出用開口部の下端を超えないように投入され
ているため、雰囲気ガスが導入されたとしてもセラミッ
ク積層体チップに直接には当たり難い。

【００１３】また、雰囲気ガス導入・排出用開口部が複
数設けられているため、匣内に導入された雰囲気ガスは
速やかに他の雰囲気ガス導入・排出用開口部から抜け出
ていく。

【００１４】従って、上記雰囲気ガス導入・排出用開口
部の下端を超えないように複数のセラミック積層体チッ
プを投入しておく限り、多数のセラミック積層体チップ
をばらつきなく焼成することができる。また、脱バイン
ダー工程において、セラミック積層体チップに含まれる
バインダーの分解が急激に起こることもなく、従ってデ
ラミネーションも発生し難い。

【００１５】

【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。

【００１６】図２は、本発明の一実施例で用いられる匣
を示す斜視図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は、該匣の
平面図及び正面半断面図。匣１１は、アルミナ等の耐熱
性に優れたセラミックスにより構成されているが、匣１
１を構成する材料については、上述のセラミック積層体
チップの焼成温度に耐え、セラミック積層体チップと所
望でない反応を引き起こさない限り、適宜の材料から構
成することができる。好ましくは、匣１１の表面をジル
コニア等の耐熱性セラミック材料によりコーティングし
ておいてもよい。

【００１７】匣１１は、底板１２と、底板１２の周囲か
ら上方に延びるように形成された側壁１３とを有する。
本実施例では、側壁１３は、複数の側壁部１３ａ〜１３
ｄを有する。すなわち、複数の側壁部１３ａ〜１３ｄ
が、互いに直交するように配置されており、それによっ
て側壁１３は、上方に開いた矩形の開口１３ｅを形成し
ている。

【００１８】他方、各側壁部１３ａ〜１３ｄの上端縁中
央において、側壁部１３ａ〜１３ｄの一部を切り欠くこ
とにより、雰囲気ガス導入・排出用開口部１４ａ〜１４
ｄが形成されている。この雰囲気ガス導入・排出用開口
部１４ａ〜１４ｄの大きさは、匣１１の全体の寸法及び
投入されるセラミック積層体チップの数等に応じて適宜
定め得るため、一義的には定め得ないものである。

【００１９】もっとも、一般的には、セラミック積層体
チップの投入量に応じて側壁部１３ａ〜１３ｄの高さは
１０〜４０ｍｍ程度とされ、雰囲気ガス導入・排出用開
口部１４ａ〜１４ｄの幅は１０ｍｍ以上とされる。

【００２０】また、本願発明者の実験によれば、全雰囲
気ガス導入・排出用開口部１４ａ〜１４ｄの合計面積の
側壁部１３ａ〜１３ｄの合計面積に対する割合は、２０
〜５０％程度とすれば好ましいこと、並びに雰囲気ガス
導入・排出用開口部１４ａ〜１４ｄの幅は、該雰囲気ガ
ス導入・排出用開口部が設けられている側壁部の幅の４
０〜８０％程度とすることが好ましいことが確かめられ
ている。

【００２１】本実施例では、上記匣１１内に、焼成すべ
きセラミック積層体チップを多数投入する。この場合、
投入される積層体生チップの上端縁が、上記雰囲気ガス
導入・排出用開口部１４ａ〜１４ｄの下端よりも低い位
置となるように多数のセラミック積層体チップを投入す
ることが必要である。

【００２２】すなわち、図４に示すように、焼成炉内の
ステージ１５上に匣１１を配置し、該匣１１内に多数の
セラミック積層体チップ１６を投入した場合、その上端
縁Ａが、雰囲気ガス導入・排出用開口部１４ｂの下端よ
りも低い位置となるようにセラミック積層体チップ１６
を投入することが必要である。

【００２３】また、図４に示すように、セラミック積層
体チップの焼成効率を高めるには、複数の匣１１を図示
のように積層してもよい。この場合、複数の匣１１は、
それぞれが上記底板１２を有し、上方に開いた形状を有
するため、スペーサー等の他の部材を必要とすることな
く容易に積層することができる。

【００２４】また、焼成に際しては、雰囲気ガス導入・
排出用開口部１４ｂの側方にガス導入管１７が配置さ
れ、ガス導入管１７から匣１１内に雰囲気ガスが吹き付
けられる。この場合、ガス導入管１７は水平方向にその
端部が延ばされているため、雰囲気ガスは雰囲気ガス導
入・排出用開口部１４ｂから水平方向に進むように匣１
１内に導入される。従って、雰囲気ガスはセラミック積
層体チップ１６に直接当たることはない。

【００２５】しかも、匣１１内においては、重ねられた
セラミック積層体チップ１６の周囲が上記側壁部１３ａ
〜１３ｄで囲まれているため、雰囲気ガスは側壁１３ａ
〜１３ｄに衝突した後、積層されているセラミック積層
体チップ１６に緩やかに到達する。従って、雰囲気ガス
の置換や、バインダーの分解により発生したガスの飛散
が円滑に行われ、かつ雰囲気ガス導入・排出用開口部１
４ａ〜１４ｄから匣１１外へ円滑に排出される。よっ
て、デラミネーションの発生が抑制されるとともに、特
性のばらつきの少ない焼結体を得ることができる。

【００２６】次に、具体的な実験例につき説明する。図
２に示した匣１１として、外形寸法が１６０×１６０ｍ
ｍ×高さ４５ｍｍであり、雰囲気ガス導入・排出用開口
部の幅が上端側で１１０ｍｍ、下端側で１００ｍｍであ
り、雰囲気ガス導入・排出用開口の高さが２０ｍｍとさ
れたものを用意した。この匣１１内にセラミック積層体
チップとして、２．０×１．２５×１．２５ｍｍの寸法
のセラミック積層体チップ４０９６０個（３８４ｍｌ）
を投入した。ただしセラミック積層体チップの上端縁が
上記雰囲気ガス導入・排出用開口の下端を超えないよう
に位置させた。この状態で、焼成炉内に匣１１を配置
し、雰囲気ガスとしてａｉｒとＮ₂ を適当に混合したガ
スを雰囲気ガス導入管から導入し、まず４００℃の温度
に仮焼し、しかる後１３００℃の温度で本焼成すること
によりセラミック焼結体を得た。

【００２７】比較のために、図１に示したスペーサー２
及び棚板３を用い、同じセラミック積層体チップ４０９
６０個を同一のガスを導入して焼成した。実施例及び従
来例により得られたセラミック焼結体におけるデラミネ
ーション発生割合、静電容量のばらつき（ＣＶ値，３０
０個についての値）、耐熱性不良発生割合、たわみ強度
及び等価直列抵抗ＥＳＲを測定した。

【００２８】なお、耐熱性不良発生割合については、焼
結されたセラミック焼結体１００個を４００℃の溶融半
田浴に浸漬し、割れが発生したものを耐熱性不良とし
て、その割合を示した。

【００２９】また、上記たわみ強度については、得られ
た焼結体をプリント回路基板に半田付けにより実装し、
外力を加えてプリント回路基板を撓ませた状態で、実装
されているセラミック焼結体にクラックや割れが生じる
に至った上記外力を測定した。なお、このたわみ強度に
ついては、２０個の焼結体について行い、その平均値を
示した。

【００３０】また、等価直列抵抗については１０個の焼
結体の平均値を示した。これらの結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１から明らかなように、実施例では、２
４００個の焼結体においてデラミネーションが全く発生
していなかったのに対し、従来例では、いくつかの焼結
体においてデラミネーションが発生していた。すなわ
ち、デラミネーション発生割合が従来例に比べて実施例
では低くなっているため、脱バインダーが円滑に行われ
ていることがわかる。

【００３３】また、静電容量のばらつき、耐熱性不良発
生割合についても、比較例に比べて実施例ではかなり小
さくなることがわかる。さらに、たわみ強度について
も、従来に比べて実施例の方法により高めることがで
き、等価直列抵抗も従来例に比べて実施例により低め得
ることがわかる。

【００３４】従って、本実施例によれば、多数のセラミ
ック積層体チップが均一に焼成されていることがわか
る。次に、図２に示した匣１１の雰囲気ガス導入・排出
用開口部の幅を２ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ及び１８ｍｍ
に変更したことを除いては、上記実験例と同様にしてセ
ラミック積層体チップの焼成を行い、デラミネーション
の発生割合を調べた。結果を下記の表２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２から明らかなように、雰囲気ガス導入
・排出用開口部の幅が狭くなるに従ってデラミネーショ
ン発生割合が増加することがわかる。これは、脱バイン
ダーに際しての分解ガスの置換が不充分となり、匣内で
発熱を起こしやすくなるためと考えられる。従って、好
ましくは、雰囲気ガス導入・排出用開口部の幅は１０ｍ
ｍ以上とすることが望ましい。もっとも、この幅は、前
述したように、投入されるセラミック積層体チップの組
成、寸法、投入される数等によって異なるため、一義的
には定め得ないものである。

【００３７】なお、本発明のセラミック積層電子部品の
製造方法は、上記のように未焼成のセラミック積層体チ
ップを焼成する工程に特徴を有するものであり、その他
の工程については、従来より周知のセラミック積層電子
部品の製造方法に従って行い得る。また、本発明のセラ
ミック積層電子部品の製造方法は、積層コンデンサに限
らず、セラミック多層基板、積層インダクタ等の種々の
セラミック積層電子部品の製造に適用することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、上記側壁に雰囲気ガス
導入・排出用開口部が設けられた匣を用い、かつ該開口
部の下端を超えないようにセラミック積層体チップを投
入してセラミック積層体チップの焼成を行うため、匣内
において雰囲気ガスが直接セラミック積層体チップに当
たり難い。従って、複数のセラミック積層体チップを均
一に焼成でき、デラミネーションの発生や特性のばらつ
きを低減し得る。

【００３９】しかも、セラミック積層体チップを、上記
雰囲気ガス導入・排出用開口部の下端を超えないように
位置させる限り、多数のセラミック積層体チップを重ね
た状態で投入することができるため、セラミック積層体
チップを効率良く焼成することが可能となる。本発明者
の実験によれば、従来法に比べて１つの匣当たりに投入
し得るセラミック積層体チップの数は、従来例の１０数
倍と大幅に増大させることが可能となった。また、バッ
チ式炉での１回の焼成に際してのセラミック積層体チッ
プの投入量を、従来例に比べて約４０％程度も高めるこ
とが可能となる。さらに、１バッチに必要な匣の数を大
幅に減らすことができ、焼成に際しての作業を簡略化す
ることが可能となり、その点からもセラミック電子部品
の生産性を高め得る。

【００４０】また、必要とする匣の数を低減し得るた
め、匣の積み段数を少なくすることができ、よって焼成
炉内における匣の崩れを防止することも可能となる。ま
た、上記匣内にセラミック積層体チップを単に積み重ね
た状態で投入することができるため、さらに匣が底板を
有する有底の形状を有するため、匣内へのセラミック積
層体チップへの投入及び匣の積層を自動化することも容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のセラミック積層電子部品の製造方法にお
ける焼成工程を説明するための斜視図。

【図２】実施例で用いられる匣を示す斜視図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図２に示した
匣の平面図及び半断面正面図。

【図４】実施例において焼成炉内でセラミック積層体チ
ップを焼成する工程を説明するための断面図。

【符号の説明】

１１…匣 １２…底板 １３…側壁 １３ａ〜１３ｄ…側壁部 １４ａ〜１４ｄ…雰囲気ガス導入・排出用開口部 １６…セラミック積層体チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−74649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−106500（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−79701（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241004（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−241005（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底板と、底板から上方に延びるように、
   かつ上方に開いた開口を有するように設けられた側壁と
   を有し、側壁には、側壁上縁から外側壁の一部を切り欠
   くことにより雰囲気ガス導入・排出用の複数の開口部が
   形成されている匣を用意し、 前記雰囲気ガス導入・排出用開口部の下端を超えないよ
   うに前記匣内に複数のセラミック積層体チップを投入
   し、積み重ね、 少なくとも１つの前記雰囲気ガス導入・排出用開口部の
   側方に配置されたガス導入管からガスがセラミック積層
   体チップに直接あたらないようにしてガスを匣内に導入
   しつつ複数のセラミック積層体チップのバインダの分解
   及び焼成を行うことを特徴とする、セラミック積層電子
   部品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記雰囲気ガスが、Ａｉｒ及びＮ₂ から
   なるガスである、請求項１に記載のセラミック積層電子
   部品の製造方法。