JP3148425B2 - 柱状セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックコンデンサ
に関わり、特に積層型のセラミックコンデンサの製造方
法に関係する。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、小型大容
量、半永久的な寿命、高周波に於ける低インピーダンス
等の優れた特性から、広い範囲で使用されているが、近
年の装置の小型化と、表面実装への要求に対応するた
め、小型でチップタイプが主流となり、積層セラミック
コンデンサが注目されている。従来の、積層セラミック
コンデンサの製造は、誘電体セラミック粉末と樹脂など
の結合剤、及び溶剤を混合分散させたスラリーをドクタ
ーブレード方法などの製造方法により薄いグリーンシー
トを作製する。次に、低抵抗金属粉末と、樹脂等の結合
剤及び溶剤を混合分散した内部電極材用スラリーを作製
し、これをスクリーン印刷などの方法で前記誘電体のグ
リーンシート上に印刷し、内部電極層を形成する。ここ
で、内部電極が交互に対向する電極となるようにグリー
ンシートごと打ち抜き、金型内へ積層して、熱プレスな
どで圧着することにより積層体を得る。この積層体を一
個一個のコンデンサ素子分に切断し、脱バインダー、焼
成を行い、積層セラミックコンデンサの素子を得る。こ
の積層セラミックコンデンサの素子の対向する内部電極
の各々の電極引き出し部分が露出する両端面に、各々の
対向する内部電極を接続する外部電極が形成し、積層セ
ラミックコンデンサを完成する。

【０００３】ここで、積層セラミックコンデンサの静電
容量を決定する要因は、セラミックスを構成する誘電体
材料固有の定数である誘電率と、内部電極層が交互に対
向することで得られる誘電体層の有効層の総面積と、電
極間距離の３つの要因である。先に述べたように、小型
化、チップ化を進めるため、電極間距離を狭く、積層数
を増加する必要があり、グリーンシートを薄型化して、
多積層化することが試みられている。しかしながら、グ
リーンシートの薄型化はグリーンシートを薄くするに従
って、強度がとれず、操作性が悪くなり生産性が低下
し、また、ピンホール等の発生により歩留を低下させた
り、操作中のグリーンシートの変形や伸びなどにより、
製品の特性をばらつかせたりして信頼性を低下させると
いう問題があり、更には、グリーンシートの間に電極層
を介在させた状態で圧縮積層化するので内部に段差が出
来、焼結後剥離の原因となり歩留を低下させるという問
題があり、小型化、大容量化が困難であった。また、従
来、内部電極を加工したグリーンシートを２枚重ねし、
円筒状に巻き、積層体を構成する構造の積層セラミック
コンデンサも提案されているが、ドクターブレード法な
どでグリーンシートを作製する方法では、前述のよう
に、その性質上、一定の厚さ以下（一般には１０μｍが
限度と言われている）の薄手のものを作ることは困難な
ため、小型化、大容量化の十分な対策になっていなかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
の問題を解消した、柱状の同心構造で、薄物が簡単に作
れ、しかも、信頼性の高い、小型で大容量の柱状セラミ
ックコンデンサの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するため、誘電体層と内部電極層を柱状の中芯体上
に同心状に配置し、対向する内部電極の引出し口を柱状
の両端に各々引き出せるように配置し、両端に設けた外
部電極に各々接続して成る構造と、この積層構造を、誘
電体層用材料のセラミックスラリーと、内部電極用材料
のスラリーとを用いて、中芯体に、交互に、同心状に印
刷塗布して誘電体層と内部電極層を形成した積層体を構
成してなる柱状セラミックコンデンサの製造方法であ
る。

【０００６】即ち、本発明は、誘電体層と、対向する
一対の内部電極層とを同心状に交互に積層し、その積層
体の両端面に、前記内部電極と接続する外部電極を設け
る柱状セラミックコンデンサの製造方法において、誘電
体セラミック粉末、結合剤、溶媒などから成る誘電体層
用セラミックスラリーと結合剤、溶媒、低抵抗金属粉末
などから成る内部電極材用スラリーを送り出すためのロ
ールと印刷するためのロールを用い、絶縁性セラミック
粉末と、有機樹脂等の結合剤からなる柱状の圧粉成形体
の中芯体に、前記内部電極材用スラリーを印刷塗布し
て、内部電極層を形成し、その後、（操作Ａ）前記誘電
体層用セラミックスラリーを印刷塗布して、この中芯体
の内部電極層の上に誘電体層を形成し、次に、（操作
Ｂ）前記誘電体層が形成された中芯体に、前記内部電極
材用スラリーで、直前に形成した内部電極層と対向する
内部電極層を印刷塗布して形成し、更に、この中芯体
に、前記操作Ａ及び操作Ｂにより誘電体層と対向する内
部電極層を所定数交互に印刷塗布して積層体を形成し、
最外層の保護層として前記誘電体と同じ材質の層または
絶縁性セラミックの層を形成して、この積層体を、交互
に積層された内部電極層がそれぞれの端面に露出する様
に、所定の幅に、中芯体の軸と交差する方向の面で切断
して、これを焼成し、得られたコンデンサ素子の両端部
に外部電極を形成して成ることを特徴とする柱状セラミ
ックコンデンサの製造方法と、前記項記載の柱状セ
ラミックコンデンサの製造方法において、前記中芯体
は、前記誘電体層を構成する材質と同じ材質から成るこ
とを特徴とする柱状セラミックコンデンサの製造方法
と、前記項記載の柱状セラミックコンデンサの製造
方法において、前記中芯体は、絶縁性セラミックから成
ることを特徴とする柱状セラミックコンデンサの製造方
法と、前記項記載の柱状セラミックコンデンサの製
造方法において、前記中芯体は、樹脂等の結合剤のみか
ら成ることを特徴とする柱状セラミックコンデンサの製
造方法である。

【０００７】

【作用】柱状の中芯体の外周面に誘電体層と内部電極層
を形成するので、印刷方法で被塗膜物を回転しながら成
膜出来、印刷方法で非常に薄い誘電体層や電極層を欠陥
なく作れ、大容量化がしやすい構造である。即ち、柱状
の外周面に塗布するので、薄い層を繰り返し塗布できる
ので、ピンホールなどのない緻密な層を薄く形成でき、
大容量の信頼性の高いコンデンサが作れる。更に、同心
状に形成されているので、平面的に積層した従来の物に
比べ、同じ体積では有効部分を多くとれる。即ち、平面
状に積層する場合に比べ、外部電極引き出し方向と直角
方向の誘電体層の不活性部分は同心状なので零にでき、
体積効率を高くでき、大容量化、小型化がしやすい。し
かも、内部電極が内部で複数になっているので、引出し
口の位置や内部電極のパターンの構成でコンデンサアレ
イや容量調整のたやすいコンデンサ素子が作りやすい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例に付いて、図面を参照
して説明する。図１は、本発明の実施例の柱状セラミッ
クコンデンサを示し、図１（ａ）は図１（ｂ）における
Ａ−Ａ断面を示す正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）にお
けるＢ−Ｂ断面を示す側面図である。図２は、本発明の
実施例の柱状セラミックコンデンサの製造方法の積層工
程を説明するための印刷装置の要部を示す外観斜視図
で、中芯体上に内部電極層を印刷している状態を示す。
図３は、図２で説明する実施例の柱状セラミックコンデ
ンサの製造方法の積層工程に於て、内部電極層の上に誘
電体層を印刷・積層している状態を示す印刷装置の要部
外観斜視図である。図４は、図２で説明する実施例の柱
状セラミックコンデンサの製造方法の積層工程に於て、
図３で示す誘電体層の上に、図２で形成した内部電極に
対向する内部電極層を印刷している状態を示す印刷装置
の要部外観斜視図である。図５は、図２、図３、図４に
より積層された誘電体層、内部電極層、及び、対向する
内部電極層の対応する位置関係を示し、コンデンサ素子
として切断するときの切断位置との関係を説明する図で
ある。図６は、本発明の実施例で使用するコンデンサ素
子の外観斜視図である。図７は、本発明の実施例の柱状
セラミックコンデンサを示す外観斜視図である。

【０００９】実施例１。図２は、本発明の実施例の説明
に用いる印刷装置の要部を示したもので、絶縁性セラミ
ックスの柱状の中芯体として、アルミナ粉末を結合剤と
共に圧粉成形した円柱状の中芯体６を用いた。その上
に、第１層目として、内部電極４層を印刷する。このと
き、内部電極層用原料は、内部電極材用スラリー溜１５
に溜められた内部電極材用スラリーが、ナイフエッジ１
４と送り出しロール１２との間に設けられたギャップ１
３の幅に応じた量だけ、送り出しロール１２により送り
出され、次の印刷ロール１１の印刷パターンに合わせて
転写され、印刷パターンにしたがって中芯体６に印刷さ
れる。次に、乾燥装置を経て、図３に示す印刷装置に
て、前記内部電極層が塗布された中芯体６上の全面に誘
電体層３を形成する。この誘電体層３の原料は、誘電体
層用セラミックスラリー溜１６に溜められた誘電体層用
セラミックスラリーを、送り出しロール１２とナイフエ
ッジで制御されたギャップ幅に応じた所定の量だけ、送
り出しロール１２に送り出され、更に送り出しロール１
２から印刷ロール１１に転写され、印刷ロール１１で所
定の範囲に印刷される。更に、乾燥装置を経て、図４に
示す印刷装置で図２で印刷成膜された内部電極（図２の
４）層と対向する内部電極５層を、図２の場合と同様に
印刷塗布して形成する。この対向する内部電極５は、図
５に各内部電極４、５の相対的位置関係を図示したよう
に、この積層体をコンデンサ素子に切断するための切断
位置１７で切断したとき、各々の対向する内部電極が柱
状積層体の両端面に露出するように配置されている。次
に、乾燥装置を経て、図３に示した印刷装置で、上記し
た誘電体層（図３の３）の印刷成膜と同様に印刷成膜を
行って、全面に誘電体層３を形成する。更に、この内部
電極層、誘電体層、対向する内部電極層、誘電体層を順
次繰り返し塗布印刷し、所定数積層された中芯体を作製
する。このようにして、所定の積層数を積層された中芯
体の上に、図１に断面で示すように、保護層７を誘電体
層と同じ原料を用いて図３に示す印刷装置にて印刷成膜
して、中芯体の積層を完成する。この積層された中芯体
を乾燥した後、図５に示す切断位置１７で切断して、図
６に一部省略して模式的に示すコンデンサ素子１にす
る。このコンデンサ素子１を脱バインダの後、焼結し、
図１に示すように、この焼結されたコンデンサ素子１の
各々の内部電極４、５が、各々の外部電極２に接続する
ように積層体の両端に外部電極２を図１及び図７に示す
ように加工し、積層化された柱状セラミックコンデンサ
を完成する。

【００１０】本実施例に於て、中芯体として、上述のア
ルミナ粉末を結合剤と共に柱状に圧粉成形したものを用
い、内部電極層として、銀−白金の混合粉末をケトン系
溶剤で混合分散させたスラリーを用い、焼結後厚みが約
３μｍとなるように塗布成膜し、乾燥器にて、約１２０
℃で乾燥した。誘電体層として、チタン酸バリウム粉末
にポリビニルブチラール、エチルセロソルブを加え混合
分散させたスラリーを用いて、焼結後の厚みが約４μｍ
となるように塗布成膜し、これを２回繰り返し行い、焼
結後、約８μｍの誘電体層が形成されるように塗布成膜
し、乾燥器にて、乾燥して、つぎの工程に進めた。内部
電極層と誘電体層を交互に積層し、誘電体層が４０層と
なるように積層した。この外側の保護層として、中芯体
と同じ原料のスラリーで焼結後約１００μｍの厚みにな
るように繰り返し塗布成膜し、積層した中芯体を作成し
た。この中芯体を用い、柱状セラミックコンデンサの試
料を５００個作成した。比較例として、上記の内部電極
層と同じ原料で厚みもほぼ同じ厚みの内部電極層とで、
上記実施例１の誘電体層と同じ原料で厚みは従来のドク
ターブレード法の下限である１０μｍの誘電体層を平面
状に４０層積層した積層体で積層セラミックコンデンサ
を５００個作製した。実施例と、ほぼ同じ体積と成るよ
うに作製した。これらの試料の静電容量、初期ショート
不良率、耐電圧、及び負荷試験後の不良率を測定した。
その結果を次の表１に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１から分かるように、同じ体積で静電容
量は約３０％改善され、耐圧も改善されている。また、
初期不良及び負荷試験後の不良の発生率も改善されてい
ることが分かる。

【００１３】実施例２。実施例１で用いた中芯体の原料
を誘電体層と同じチタン酸バリウム粉末からなるスラリ
ーを用い、また、外側の保護層も誘電体層と同じチタン
酸バリウムの粉末からなるスラリーを用いて、その他の
製造条件は実施例１と同じにして柱状セラミックコンデ
ンサを作製した。その結果、印刷装置が効率的に使用で
き、実施例１の場合より安価に製造できた。

【００１４】実施例３。実施例１で用いた中芯体を焼結
したアルミナの円柱を用いて、その他の製造条件は実施
例１と同じにして柱状セラミックコンデンサを作製し
た。その結果、中芯体は十分な強度がとれ、実施例１に
比べ、細い中芯体が使用でき、小型化でき、体積効率の
良い製品が出来た。

【００１５】実施例４。実施例１で用いた中芯体を結合
剤のみから出来た円柱を用いて、その他の製造条件は実
施例１と同じにして柱状セラミックコンデンサを作製し
た。その結果、中芯体は焼結時に分解揮発し、実施例１
に比べ、軽量化でき、また誘電体の使用量が節減され、
安価で軽量化された製品が出来た。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、小
型化、大容量化が可能で、機械化しやすく、信頼性の高
い製品が、簡単な製造工程で、経済的に作れる柱状セラ
ミックコンデンサの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の柱状セラミックコンデンサを
示し、図１（ａ）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ断面を示
す正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面
を示す側面図。

【図２】本発明の実施例１の柱状セラミックコンデンサ
の製造方法の積層工程を説明する印刷装置の要部を示す
外観斜視図で、中芯体上に内部電極層を印刷している状
態を示す。

【図３】図２で説明する実施例１の柱状セラミックコン
デンサの製造方法の積層工程に於て、内部電極層の上に
誘電体層を印刷・積層している状態を示す印刷装置の要
部外観斜視図。

【図４】図２で説明する実施例１の柱状セラミックコン
デンサの製造方法の積層工程に於て、図３で示す誘電体
層の上に、図２で形成した内部電極層に対向する内部電
極層を印刷している状態を示す印刷装置の要部外観斜視
図。

【図５】図２、図３、図４により積層された誘電体層、
内部電極層、及び、対向する内部電極層の対応する位置
関係を示し、コンデンサ素子として切断するときの切断
位置との関係を説明する図で、図中（ａ）から（ｅ）は
製造手順を示す。

【図６】本発明の実施例で使用するコンデンサ素子の外
観斜視図。

【図７】本発明の実施例の柱状セラミックコンデンサを
示す外観斜視図。

【符号の説明】

１ （積層セラミック）コンデンサ素子 ２ 外部電極 ３ 誘電体層 ４ 内部電極 ５ 内部電極 ６ 中芯体 ７ 保護層 ８ 内部電極層を印刷した部分 ９ 内部電極層を印刷しない部分 １０ 誘電体層を印刷した部分 １１ 印刷ロール １２ 送り出しロール １３ ギャップ １４ ナイフエッジ １５ 内部電極材用スラリー溜 １６ 誘電体層用セラミックスラリー溜 １７ 切断位置

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体層と、対向する一対の内部電極層
   とを同心状に交互に積層し、その積層体の両端面に、前
   記内部電極と接続する外部電極を設ける柱状セラミック
   コンデンサの製造方法において、誘電体セラミック粉末、結合剤、溶媒などから成る誘電
   体層用セラミックスラリーと結合剤、溶媒、低抵抗金属
   粉末などから成る内部電極材用スラリーを送り出すため
   のロールと印刷するためのロールを用い、 絶縁性セラミック粉末と、有機樹脂等の結合剤からなる
   柱状の圧粉成形体の中芯体に、前記内部電極材用スラリ
   ーを印刷塗布して、内部電極層を形成し、その後、 （操作Ａ）前記誘電体層用セラミックスラリーを印刷塗
   布して、この中芯体の内部電極層の上に誘電体層を形成
   し、次に、 （操作Ｂ）前記誘電体層が形成された中芯体に、前記内
   部電極材用スラリーで、直前に形成した内部電極層と対
   向する内部電極層を印刷塗布して形成し、 更に、この中芯体に、前記操作Ａ及び操作Ｂにより誘電
   体層と対向する内部電極層を所定数交互に印刷塗布して
   積層体を形成し、最外層の保護層として前記誘電体と同
   じ材質の層または絶縁性セラミックの層を形成して、こ
   の積層体を、交互に積層された内部電極層がそれぞれの
   端面に露出する様に、所定の幅に、中芯体の軸と交差す
   る方向の面で切断して、これを焼成し、得られたコンデ
   ンサ素子の両端部に外部電極を形成して成ることを特徴
   とする柱状セラミックコンデンサの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の柱状セラミックコンデン
   サの製造方法において、前記中芯体は、前記誘電体層を
   構成する材質と同じ材質から成ることを特徴とする柱状
   セラミックコンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の柱状セラミックコンデン
   サの製造方法において、前記中芯体は、絶縁性セラミッ
   クから成ることを特徴とする柱状セラミックコンデンサ
   の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の柱状セラミックコンデン
   サの製造方法において、前記中芯体は、樹脂等の結合剤
   のみから成ることを特徴とする柱状セラミックコンデン
   サの製造方法。