JP3356125B2 - 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】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば積層セラミッ
クコンデンサ等のセラミック電子部品の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図３はセラミック電子部品の一つである
積層セラミックコンデンサの一部断面斜視図であり、１
はセラミック誘電体層、２は導電体層、３は外部電極
で、導電体層２は各々外部電極３に接続されている。

【０００３】以下に従来の積層セラミックコンデンサの
製造方法について説明する。

【０００４】まずセラミック誘電体層１となるセラミッ
クシートは、チタン酸バリウム等の誘電体材料と、ポリ
ビニルブチラール等のバインダ成分と、ジブチルフタレ
ート等の可塑剤成分と、溶剤成分とを混合し、スラリー
化した後、ドクターブレード法を用いてＰＥＴ等のベー
スフィルム上に形成される。

【０００５】次にセラミックシート上にパラジウムやニ
ッケル等の導電体層２となる金属ペーストを印刷法によ
り複数形成し、このシートを所望の積層数まで積層し、
積層体を得ている。

【０００６】次いで、この積層体を所望の寸法に切断
後、ジルコニア質や炭化ケイ素質等の無機メディアまた
はその他有機質メディアおよび水とともにポット中に封
入し、積層体の角部が研磨されるまで一定時間回転振動
を加え、その後、積層体を乾燥する。

【０００７】このとき角部を研磨するのは、焼成以降の
処理中における焼結体のチッピングや積層セラミックコ
ンデンサを基板に実装する際の負荷応力によるチッピン
グを抑制するためである。乾燥後、焼成し、銀や銅など
の外部電極３を付与し、焼き付け、メッキ処理を施した
後に完成品に至る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、バ
インダ成分としてポリビニルブチラール樹脂を用いて積
層体を作製し、焼成前に積層体の角部を湿中で研磨する
ためにポリビニルブチラール樹脂が水中に溶出する。特
に、研磨時間が長くなるとメディアどうしの摩擦により
水温が上昇し、よりポリビニルブチラール樹脂が溶出し
易くなる。研磨終了後、積層体を乾燥させる際には、水
分のみが飛散しポリビニルブチラール樹脂は飛散せず、
積層体どうしの界面で固化する。その結果、乾燥後積層
体どうしが非常に強く接着しているために分離すること
が困難である。個々の積層体どうしを完全に分離、整列
して乾燥するとくっつきは抑制することができるが、実
際の生産においては数万個以上の積層体を一度に処理す
るために、分離して乾燥させることは非常に困難であ
る。このくっつきが歩留まり低下の大きな原因の一つと
なっている。

【０００９】そこで本発明は、一度に大量の積層体を研
磨及び乾燥させたとしても乾燥後に個々の積層体に分離
可能なセラミック電子部品の製造方法を提供することを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のセラミック電子部品の製造方法は、少なく
ともセラミック成分とポリエチレンからなるセラミック
シートと導電体層を交互に積層した積層体を準備する第
１の工程と、水中で前記積層体の角部を研磨し、乾燥す
る第２の工程と、その後、前記積層体を焼成し焼結体を
得る第３の工程と、次いで前記焼結体の前記導電体層の
露出面に外部電極を形成する第４の工程とを備えたもの
であり、セラミックシートのバインダとして水に不溶の
ポリエチレンを用いるために第２の工程においてバイン
ダが溶出することがなく、上記目的を達成することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくともセラミック成分とポリエチレンからなる
セラミックシートと導電体層を交互に積層した積層体を
準備する第１の工程と、水中で前記積層体の角部を研磨
し、乾燥する第２の工程と、その後前記積層体を焼成し
焼結体を得る第３の工程と、次いで前記焼結体の前記導
電体層の露出面に外部電極を形成する第４の工程とを備
えたセラミック電子部品の製造方法であり、水に不溶の
ポリエチレンをバインダとして用いるために積層体同士
のくっつきを抑制することができる。その結果、くっつ
き不良が激減し、セラミック電子部品の歩留まりを向上
させることができる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、導電体層の焼結
収縮がセラミックシートの焼結収縮より大きい場合は、
第３の工程後、第４の工程前に焼結体表面を研磨して導
電体層を露出させる工程を備えた請求項１に記載のセラ
ミック電子部品の製造方法であり、焼結体の端部に導電
体層を露出させ、外部電極との接触面積を増大させるこ
とができる。その結果、導電体層と外部電極の接続不良
が激減し、安定した電気的特性を有するセラミック電子
部品の製造方法を提供することができる。

【００１３】以下本発明の実施の形態について積層セラ
ミックコンデンサを例に図面を参照しながら説明する。

【００１４】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における積層セラミックコンデンサの工程図であ
る。

【００１５】まず、図１の１０に示すように重量平均分
子量が４０００００のポリエチレンとチタン酸バリウム
を主成分とする誘電体粉末を用いて、セラミック誘電体
層１となる多孔度が５０％で厚み１５μｍのセラミック
シートを作製する。次に、図１の１１に示すようにこの
セラミックシート上に印刷法により導電体層２となる金
属ペーストを所望の形状に複数形成する。この金属ペー
ストはニッケルを含有し、その厚みは３μｍである。次
いで図１の１２に示すようにこの導電体層付きセラミッ
クシートをセラミックシートを挟んで導電体層２が対向
するように１００枚積み重ね、仮積層体を得る。

【００１６】その後、この仮積層体を室温で一軸プレス
機にてゲージ圧で５〜１００ＭＰａの範囲で加圧する。
次いで図１の１３に示すように仮積層体に十分圧力が加
わったことを確認して、最高温度を１５０〜２００℃ま
で上昇し、最高温度で５〜６０分程度保持し、積層体を
得る。ここで最高温度を１５０℃としたのは、１５０℃
程度からポリエチレンが融解し、セラミックシートどう
しの接着が強固になるからである。その後、図１の１４
に示すように縦３．２ｍｍ、横１．６ｍｍのチップ形状
に切断し、グリーンチップを得る。次に図１の１５に示
すようにグリーンチップの表面研磨を行う。

【００１７】この研磨について説明する。まず、グリー
ンチップ１０００個、メディアとして２ｍｍのジルコニ
アボール３００ｇを準備し、内容積６００ｍｌのポリ容
器に水３００ｍｌとともに投入する。

【００１８】このポリ容器にボールミルやシェーカー、
遠心式バレルなどで回転または上下振動を与えることに
よって、グリーンチップどうしまたはグリーンチップを
ジルコニアボールあるいはポリ容器の内壁に衝突させ、
グリーンチップの表面研磨をすることができる。この
時、ポリ容器内の温度は５０℃〜８０℃程度まで上昇す
るが、本発明の場合ポリエチレンをバインダとしている
ために、軟化したり、水中に溶出するようなことはな
い。その後、メディアとグリーンチップをかごに移し変
え、乾燥させ、メディアとグリーンチップを分離する。
この時メディアとグリーンチップとの分離を容易に行う
ために、メディアとグリーンチップの大きさは異なる方
が望ましい。

【００１９】このメディアは、ジルコニアボールだけで
なく、ポリエチレン質の有機物中にアルミナやジルコニ
アなどの無機物を分散させたボールなどを用いることが
できる。

【００２０】また、ポリエチレンを用いたボールの場合
研磨により、ポリエチレンがグリーンチップの表面に付
着したとしても、グリーンチップ中にポリエチレンを含
むとともに、このポリエチレンの除去工程が後工程であ
るので影響のないものである。

【００２１】ただし、メディアの形状は鋭角な頂点を持
たない球形または砲弾型が好ましい。研磨中にグリーン
チップの角部ではなく中央部などを損傷させてしまうか
らである。また、ポリ容器の内壁が研磨処理により、溶
出したり変化しないような物を用いることが望ましい。
さらに例えば、内壁をゴム硬度が３０以上の特殊天然ゴ
ムで形成することにより、研磨速度を速めることができ
る。３０未満では研磨中の衝突応力を吸収し、角部の研
磨がされにくいからである。上記条件においては、６０
分以内に約０．５ｍｍの曲率半径をもつ角部の研磨を行
うことができる。乾燥は、熱風乾燥機であれば１００℃
で行うことができる。また、乾燥機内に強制的に多量の
風を送り込み水分をとばすことも可能で、この時には、
８０℃以下の比較的低温で短時間に乾燥させることがで
きる。いずれの場合も、グリーンチップどうしの接着防
止のために、乾燥温度をグリーンチップ中のポリエチレ
ンの軟化温度未満とすることが大切である。

【００２２】グリーンチップを研磨、乾燥した後、大気
中または窒素中３５０℃でポリエチレンを除去した（脱
脂）後、窒素ガスおよび水素ガスを用いて金属ペースト
中のニッケルが酸化しない雰囲気を保ちながら、図１の
１６に示すように１３００℃で焼成を行う。この焼成に
より、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック誘電
体層１とニッケルを主成分とする導電体層２が同時に焼
結した焼結体を得る。次いで図１の１７に示すようにこ
の焼結体の導電体層２の露出した両端面に銅などの外部
電極３を焼き付け図１の１８のようにメッキを施した後
に図３に示すような完成品に至る。

【００２３】（表１）は、研磨、乾燥後のグリーンチッ
プのくっつきの割合を、従来のポリビニルブチラール樹
脂を用いて作製したグリーンチップを用いて水中研磨を
行った場合と比較して示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】従来のグリーンチップを用いた場合には、
多量のくっつきが発生し、それらは非常に強固に接着し
ており、分離が不可能であった。一方、本発明によれ
ば、くっつきの割合は激減しており、歩留まりの向上に
対して非常に有効であることが分かる。

【００２６】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における積層セラミックコンデンサの工程図であ
る。

【００２７】実施の形態２においても、実施の形態１と
同様に図２の２０〜２６に示す工程を経て焼結体を得
る。実施の形態１と大きく異なるのは、焼成後、外部電
極３を形成する前に焼結体の端面に導電体層２を十分に
露出させる工程を加えていることである。

【００２８】導電体層２となるニッケルの焼結収縮がセ
ラミック誘電体層１の焼結収縮と比較して大きいと、図
２の２５で示すようにグリーンチップを研磨した際では
導電体層２がグリーンチップの端面に露出していたとし
ても、図２の２６に示す焼成を行うと、導電体層２の端
部が焼結体の端面に露出しない場合がある。その結果、
外部電極３との接続が不十分となり、静電容量などの電
気的特性がばらついてしまう。そこで、導電体層２を完
全に露出させるために、焼結体を複数準備し、水ととも
にポリポットに投入し、ボールミルやシェーカー、遠心
式バレルなどで回転または上下振動を与えることによっ
て、焼結体どうしまたは焼結体とポリポットの内壁とを
衝突させ、図２の２７に示すように焼結体の端面を研磨
し、導電体層２を露出させる。この時、実施の形態１で
示したようにメディアも同時にポリポット内に投入して
もかまわない。

【００２９】しかしながら、焼結体の角部が過剰に研磨
され、丸みを帯び、直方体形状を著しく損なう危険性が
あるため、研磨時間を正確に制御する必要がある。その
後図２の２８に示すように導電体層２の露出した端面に
外部電極を焼き付けて、図２の２９に示すようにこの上
にメッキを行い完成品を得る。

【００３０】（表２）は、焼結体１０００個に対して水
３００ｃｃを、６００ｃｃのポリポットに投入し、６０
分回転振動を付与し、乾燥後、銅外部電極を焼き付け、
メッキ処理を施した場合の静電容量のばらつきについて
示したものである。

【００３１】

【表２】

【００３２】この（表２）において、実施の形態１とし
たのはグリーンチップの研磨のみの場合であり、実施の
形態２としたのはグリーンチップの研磨と焼結体の研磨
を行った場合である。

【００３３】この（表２）を見るとわかるように実施の
形態２においては静電容量のばらつきが抑制されてい
る。また、実施の形態１でみられるような静電容量が不
十分なものについて完成品の導電体層２と外部電極３の
接続状態を確認した結果、接続状態が不十分であった。

【００３４】なお、実施の形態２は、導電体層２の焼結
収縮率がセラミック誘電体層１との焼結収縮率と比較し
て大きい場合に特に有効である。

【００３５】一方、導電体層２とセラミック誘電体層１
との焼結収縮率がほとんど同じ場合には、本実施の形態
のように焼結後に研磨を行わなくても導電体層２と外部
電極３の十分な電気的接続が得られる。

【００３６】また、上記実施の形態１，２においては、
積層セラミックコンデンサについて示したが、本発明は
積層工程を有する一般的な電子部品の製造方法に適用す
ることができる。例えば、積層チップバリスタや積層型
のコイルなどである。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によると、積層体の
研磨、乾燥における積層体どうしのくっつきを抑制する
ことができ、歩留まりの向上に対して絶大な効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミック電子
部品の製造工程図

【図２】本発明の実施の形態２におけるセラミック電子
部品の製造工程図

【図３】一般的な積層セラミックコンデンサの一部切欠
斜視図

【符号の説明】

１ セラミック誘電体層 ２ 導電体層 ３ 外部電極

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−181502（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともセラミック成分とポリエチレ
   ンからなるセラミックシートと導電体層を交互に積層し
   た積層体を準備する第１の工程と、水中で前記積層体の
   角部を研磨し、乾燥する第２の工程と、その後、前記積
   層体を焼成し焼結体を得る第３の工程と、次いで前記焼
   結体の前記導電体層の露出面に外部電極を形成する第４
   の工程とを備えたセラミック電子部品の製造方法。
2. 【請求項２】 導電体層の焼結収縮がセラミックシート
   の焼結収縮より大きい場合は、第３の工程後、第４の工
   程前に焼結体表面を研磨して導電体層を露出させる工程
   を備えた請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方
   法。