JP3289835B2 - 積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサの製造方法

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JP3289835B2 JP06644391A JP6644391A JP3289835B2 JP 3289835 B2 JP3289835 B2 JP 3289835B2 JP 06644391 A JP06644391 A JP 06644391A JP 6644391 A JP6644391 A JP 6644391A JP 3289835 B2 JP3289835 B2 JP 3289835B2
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将充 柴田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅を主成分とした内部
電極を有する積層セラミックコンデンサの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】積層セラミックコンデンサの材料として
従来から用いられてきたチタン酸バリウム系の誘電体
は、1250〜1400℃の焼成温度が必要である。そ
のため、この誘電体を用いた積層セラミックコンデンサ
の内部電極には、誘電体セラミックが焼結する温度以上
の融点を持った白金、パラジウム等の高価な金属を用い
ざるを得なかった。
【0003】しかし、最近では、小型でありながら大容
量を実現でき、かつ電極のコストを下げるため、チタン
酸バリウム系より高誘電率であり、また、1000℃以
下の低温で焼成可能である鉛複合ペロブスカイトを主成
分とする、いわゆる鉛系の誘電体を用いて、かつ内部電
極に銅あるいは銅合金を用いた積層セラミックコンデン
サが提案されている。銅は安価なだけでなく銀/パラジ
ウム合金に比べて電気抵抗が低いため、これを内部電極
に用いることにより、等価直列抵抗値の低い積層セラミ
ックコンデンサを得ることができるという特徴もあわせ
もつ。
【0004】一方、製造方法の面では、これらの積層セ
ラミックコンデンサの内部電極は一般に前記の金属をペ
ースト化したものを所定のパターンにスクリーン印刷す
ることにより形成されてきた。しかしながら、金属ペー
ストによるスクリーン印刷では、印刷された電極の膜厚
が3〜7μmとなり、誘電体セラミックの厚みが20〜
50μmと厚いときには問題がないが、誘電体セラミッ
クを10μm以下の薄膜にすると、シートを圧着する際
に電極の厚みが無視できなくなり、積層状態での厚みが
不均一になる。そのため、脱バインダ工程あるいは焼成
工程でデラミネーションやクラックを生じやすい。
【0005】また、金属ペーストの原料として銅を用い
た場合、脱バインダ工程をバインダの分解が進むような
高酸素分圧下で行なうと、銅が酸化膨張するため、特に
デラミネーションやクラックを生じやすい。この酸化膨
張の際に誘電体セラミックに加わる応力の大きさは、誘
電体セラミックの厚みに対して内部電極の厚みが大きい
場合に特に問題となる
【0006】
【発明の目的、構成、作用】そこで、本発明の目的は、
銅を内部電極として用い、かつ、誘電体セラミックの厚
みを薄くしても、積層状態での厚みのばらつきが少な
く、デラミネーションやクラックが発生するおそれのな
い積層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。
【0007】以上の目的を達成するため、本発明に係る
積層セラミックコンデンサの製造方法は、フィルム上に
酸化銅の薄膜を所定のパターンに形成し、セラミックグ
リーンシート上に前記酸化銅の薄膜をフィルムから転写
することを特徴とする。酸化銅の薄膜形成は、金属銅の
ペレットを母材とし、所定のパターンを有するマスクを
通してフィルム上に蒸着、スパッタすることが好まし
い。
【0008】以上の製造方法によれば、未焼成状態の内
部電極として、薄くかつ均一な厚みの酸化銅の薄膜が得
られる。そのため、誘電体の多層化にあたって誘電体セ
ラミックを薄くしていったとき、金属ペーストをスクリ
ーン印刷する方法では避けられなかった金属ペースト層
の厚みのばらつきによる積層状態での厚みの不均一が解
消され、積層及び圧着工程を容易に行なうことができ
る。
【0009】さらに、従来の金属ペーストには、ワニス
等の燃焼成分が含まれているが、本発明で使用される酸
化銅薄膜には、そのような燃焼成分が含まれていない。
従って、還元焼成後の内部電極が、従来の場合と比較し
て緻密になる。また、焼成工程における金属ペースト層
の収縮や燃焼成分の燃焼は、焼成されたセラミック層間
においてデラミネーションを発生することがあるが、本
発明によれば、内部電極中にワニス、溶剤等の燃焼成分
が含まれないため、燃焼を原因とするデラミネーション
は発生しない。加えて、ペースト中の溶剤がグリーンシ
ートを膨潤させたり、溶解させたりすることがなくな
り、そのことによる内部電極間の短絡や耐電圧性の低下
を招くことはない。
【0010】以上のことから、誘電体セラミックの薄膜
化が可能となり、そのため大容量でありながら信頼性が
高く、かつ、安価な積層セラミックコンデンサを得るこ
とができる。また、グリーンシート中に含まれるバイン
ダ成分を燃焼、除去する工程において、内部電極は酸化
銅の状態となっているため、金属銅ペーストの印刷によ
る内部電極を形成した場合のように内部電極の酸化膨張
にとらわれることなく、バインダが十分分解し得る温
度、酸素分圧の雰囲気下で脱バインダを行なうことがで
きる。
【0011】
【実施例】図1は本発明に係る製造方法により製造され
た積層セラミックコンデンサの一例を示す。この積層セ
ラミックコンデンサ1は、内部電極3,4を介して誘電
体2を多層に重ね、両端に外部電極5,6を設けたもの
で、内部電極3は一端から内部に延在し、内部電極4は
他端から内部に延在している。外部電極5は内部電極3
と接続し、外部電極6は内部電極4と接続している。
【0012】以下、積層セラミックコンデンサ1の製造
方法の一例について説明する。まず、原料として100
0℃以下で焼成することが可能な鉛複合ペロブスカイト
を主成分とする誘電体磁器組成物を準備した。この誘電
体磁器組成物としては、 xPb(Mg1/3Nb2/3)O3−yPbTiO3−zPb
(Cu1/2W1/2)O3−uZnO−vMnO2 0.90≦x≦0.95 0.040≦y≦0.080 0.010≦z≦0.030 (x+y+z=1) で表わされる組成物に、ZnO,MnO2を 0≦u≦0.060 0≦v≦0.020(重量比) となるように添加したものを用いた。
【0013】秤量した原料を湿式混合、蒸発乾燥して6
0メッシュのふるいを通して造粒後、仮焼して磁器原料
粉末を得た。次に、還元雰囲気中での焼成を行なって
も、誘電体磁器の還元を抑えるように還元防止剤を準備
した。この還元防止剤は、 xLi2O−yBaO−zB23−wSiO2 で表わされる組成物であり、x,y,z,wがそれぞ
れ、 0.070≦x≦0.080 0.415≦y≦0.430 0.205≦z≦0.225 0.280≦w≦0.300 (x+y+z+w=1) となるように、各成分の酸化物、炭酸塩、水酸化物を秤
量し、秤量した原料を湿式混合、蒸発乾燥して60メッ
シュのふるいを通して造粒後、アルミナるつぼに入れて
1300℃で1時間溶解し、水中に投入して急冷しガラ
ス化させた後、200メッシュのふるいを通過する程度
まで粉砕することによって得られた。
【0014】以上の誘電体磁器原料粉末と還元防止剤を
重量比で99対1となるように調合した。これに有機溶
媒を加え、ボールミルで16時間粉砕、混合後、ポリビ
ニルブチラール系のバインダ及び可塑剤を加え、さらに
16時間混合し、誘電体セラミックのスラリーを得た。
このスラリーをドクターブレード法により、ポリエチレ
ンテレフタレート等からなる厚さ50μmのキャリア・
フィルム上にシート状に成形して誘電体セラミックのグ
リーンシートを得た。
【0015】次に、フィルム上への酸化銅薄膜の形成方
法について述べる。まず、図2に示すメタルマスクの外
形に合わせてフィルムを打ち抜き、両者を重ね合わせて
蒸着機のチャンバーの中に設置した。チャンバーの中を
最初0.5×10-4Torr以下まで真空に引いた後、
ボタン状の銅ペレットを入れたタングステン製のホルダ
に通電し、ホルダの抵抗による加熱でペレットを溶解、
気化した。メタルマスクと重ね合わせて設置したフィル
ムの近くにノズルを設け、蒸着中にそこから酸素をわず
かにリークさせて気化したCuをフィルムに蒸着させた
後、酸化させて酸化第二銅を主成分とする薄膜とした。
【0016】真空度は蒸着開始前の0.5×10-4To
rrから0.5×10-3Torr程度に落ちたが、ペレ
ットの溶解、気化には支障なかった。所定の時間蒸着を
行なった後、酸素のリークを止め、真空度を開始前まで
戻して通電を止め、しばらくホルダを冷却した後、チャ
ンバーを開けて蒸着したフィルムを取り出した。なお、
蒸着に用いるフィルムには、蒸着した薄膜の剥離性を良
くするために、シリコン樹脂等を塗布して離型処理を施
しておくことが望ましい。
【0017】以上のようにして作成した酸化銅薄膜の膜
厚は0.2〜1.0μmの任意のものが得られた。次
に、転写工程について、図3を参照して説明する。図3
において、7はフィルム、8は酸化銅薄膜、9はヒー
タ、10はセラミックグリーンシート、11は上金型、
12は下金型を示す。
【0018】即ち、セラミックグリーンシート10は下
金型12上に置かれる。その上に酸化銅薄膜8が接する
ようにフィルム7が置かれ、上金型11によってプレス
される。上金型11はヒータ9を備え、約100℃の温
度をフィルム7に与えながら20〜500kg/cm2
の圧力でフィルム7をセラミックグリーンシート10に
対して押圧する。以上の過程によりフィルム7上に形成
されていた酸化銅薄膜8は、セラミックグリーンシート
10上に転写される。
【0019】転写後のグリーンシート10を所定の枚数
積み重ね、ユニットに強度を持たせるために、その上下
にさらに蒸着を施していないグリーンシートを適宜数枚
積み重ねた後熱圧着した。得られた圧着体を所定の大き
さに切断して生ユニットを得た。得られた生ユニットを
空気中で400℃、10時間保持することで脱バインダ
した後、H2ガス中で250℃、10時間保持して内部
電極の還元を行なった。還元後のユニットをN2,H2
2の混合ガスを用いて銅電極の酸化しない還元性雰囲
気に調節した管状炉に入れ、1000℃で2時間焼成し
て積層セラミックコンデンサを得た。
【0020】得られた積層セラミックコンデンサの25
℃、1kHz、1Vrmsでの静電容量、誘電率、誘電
損失及び絶縁抵抗を測定した。以上の実験による測定結
果は以下の表1の通りである。また、脱バインダ後のデ
ラミネーションの発生は、20個中0個で、焼成後のデ
ラミネーションの発生は20個中0個であった。
【0021】
【表1】
【0022】一方、比較例として、銅ペーストをスクリ
ーン印刷して内部電極を形成した積層セラミックコンデ
ンサを作製し(積層数20)、同様の測定を行なった結
果を以下の表2に示す。この場合、脱バインダ後のデラ
ミネーションの発生は20個中5個で、焼成後のデラミ
ネーションの発生は20個中7個であった。
【0023】
【表2】
【0024】前記表1、表2から明らかなように、本発
明例は比較例に対して遜色のない優れた電気的特性を有
する。しかも、比較例では脱バインダ時に銅の酸化膨張
によるデラミネーションやクラックの発生が起こった
が、本発明例では脱バインダ時の銅電極の酸化膨張によ
るデラミネーションやクラックの発生は見られなかっ
た。
【0025】なお、本発明に係る積層セラミックコンデ
ンサの製造方法は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論で
ある。
【0026】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、フィルム上に酸化銅の薄膜を所定のパターンに
形成し、セラミックグリーンシート上に前記酸化銅の薄
膜を前記フィルムから転写するようにしたため、0.2
〜1.0μm程度の任意の厚さで均一な酸化銅の薄膜が
得られ、誘電体セラミックの厚みを薄くした場合であっ
ても、積層状態での厚みのばらつきが少なく、電気的特
性の良好な積層セラミックコンデンサを得ることができ
る。しかも、脱バインダ工程や焼成工程でのデラミネー
ションの発生やクラックが生じるおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製造方法によって製造された積層
セラミックコンデンサの一例を示す断面図。
【図2】本発明に係る製造方法中蒸着工程で使用される
メタルマスクの平面図。
【図3】本発明に係る製造方法中転写工程を示す断面
図。
【符号の説明】
1…積層セラミックコンデンサ 2…誘電体 3,4…内部電極 7…フィルム 8…酸化銅薄膜 10…セラミックグリーンシート 20…メタルマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 合議体 審判長 松本 邦夫 審判官 浅野 清 審判官 橋本 武 (56)参考文献 特開 昭64−42809(JP,A) 特開 昭63−15407(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅を主成分とした内部電極を有する積層
    セラミックコンデンサの製造方法において、 金属銅ペレットを母材とし、所定のパターンを有するマ
    スクを通してフィルム上に、酸素をわずかにリークさせ
    ながら、蒸着することで、酸化銅の薄膜を所定のパター
    ンに形成する工程と、 セラミックグリーンシート上に前記酸化銅の薄膜をフィ
    ルムから転写する工程と、 前記セラミックグリーンシートのバインダが十分に分解
    し得る温度で脱バインダする工程と、 前記酸化銅の薄膜を所定の温度で還元する工程と、 を備えたことを特徴とする積層セラミックコンデンサの
    製造方法。
JP06644391A 1991-03-29 1991-03-29 積層セラミックコンデンサの製造方法 Expired - Lifetime JP3289835B2 (ja)

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