JP3496184B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

積層セラミック電子部品の製造方法

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JP3496184B2 JP27652099A JP27652099A JP3496184B2 JP 3496184 B2 JP3496184 B2 JP 3496184B2 JP 27652099 A JP27652099 A JP 27652099A JP 27652099 A JP27652099 A JP 27652099A JP 3496184 B2 JP3496184 B2 JP 3496184B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックグリー
ンシートを内部電極と複数交互に積層形成したセラミッ
クシート積層体から、積層不良や内部構造欠陥のない積
層セラミック電子部品を製造可能な積層セラミック電子
部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、積層セラミック電子部品は、セ
ラミックペーストからセラミックグリーンシートを形成
するシート成形工程,導電性ペーストから内部電極をセ
ラミックグリーンシートのシート面に印刷する電極印刷
工程,セラミックグリーンシートを内部電極と交互に複
数積層させてセラミックシート積層体を得るシート積層
工程を含み、その他に、セラミックシート積層体の部品
単位切断,脱バインダー,焼成,外部電極形成等の各工
程を経ることから製造されている。
【0003】従来、積層セラミック電子部品の製造工程
中でシート積層工程においては、図3で示すように内部
電極が設けられたセラミックグリーンシートSをオフ
セットテーブル1のテーブル面に載置し、このセラミッ
クグリーンシートSをキャリアプレート2の下面で吸
着保持することから圧着テーブル3の上側に移動し、そ
のキャリアプレート2を降下させてセラミックグリーン
シートSの吸着を解除し、セラミックグリーンシート
を圧着テーブル3のテーブル面に載置すると共に、
圧着テーブル3のテーブル面にバキュームで吸着搭載す
ることが行われている。
【0004】その吸着搭載後、次のセラミックグリーン
シートSをキャリアプレート2の下面で吸着保持する
ことから圧着テーブル3の上側に移動させ、上述したと
同様にキャリアプレート2を降下し、次のセラミックグ
リーンシートSを先のセラミックグリーンシートS
に重ねて圧着テーブル3のテーブル面に載置する。この
工程の繰返し処理により、所定積層数のセラミックシー
ト積層体S,S…を圧着テーブル3のテーブル面上
に形成する。最終的に、セラミックシート積層体S
…を圧着テーブル3と圧着金型4とから加熱圧着す
ることにより緊密に積層接合させたセラミックシート積
層体Sとして得ることが行われている。
【0005】そのセラミックグリーンシートとしては、
積層セラミックコンデンサの場合には小型化,大容量化
に応えるため、誘電体層の1層当たりの厚みを薄くし、
積層数を多くすることが必要となっている。然し、厚み
が乾燥後で5μm以下の薄い厚みになるセラミックグリ
ーンシートを形成しようとすると、ピンホールが発生し
易く、このピンホールが積層セラミックコンデンサのシ
ョート不良や耐電圧不良を招く原因となるため、そのピ
ンホールの防止対策が重要な課題となっている。
【0006】そのピンホール等を抑制する一つの手段と
しては、密度の高いセラミックグリーンシートからセラ
ミックシート積層体を構成することが試みられている。
この密度の高いセラミックグリーンシートを採用した場
合、通気抵抗が高いため、積層数が増えるとバキューム
で安定よく吸着固定できず、図4で示すようにセラミッ
クシート積層体S,S…が圧着テーブル3のテーブ
ル上で崩れてしまう事態が生ずる。この結果、図5a並
びに図5bで示す如く最終のセラミックシート積層体S
として積層不良が起きてしまう。
【0007】それに加えて、図6で示すように積層した
セラミックグリーンシートが圧着テーブル3のテーブル
面に均一に吸着されず、皺の入った状態で積層され、空
気が積層間に巻き込まれる事態も生ずる。この場合に
は、図7で示す如く圧着されたセラミックシート積層体
Sの内部から空気Eが抜け切れず、内部構造欠陥を招く
原因となる。
【0008】その内部構造欠陥は、図8で示すように圧
着後のセラミックシート積層体から部品単位に切断形成
された積層チップ素体Tの縦断面顕微鏡写真でも明らか
に見られ、内部電極A,Aとの臨界における誘電体層W
の不揃いや皺X等として現れる。この内部構造欠陥があ
ると、絶縁不良や耐電圧不良,静電容量のバラ付きを来
す原因ともなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚みが薄く
て密度の高いセラミックグリーンシートによっても、積
層不良及び内部構造欠陥のない積層セラミック電子部品
を製造可能な積層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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
積層セラミック電子部品の製造方法においては、厚みが
薄くて密度の高いセラミックグリーンシートを内部電極
と交互に複数積層させてセラミックシート積層体を得る
シート積層工程を含む積層セラミック電子部品の製造方
法で、シート積層工程には、セラミックグリーンシート
をオフセットテーブルから一枚ずつ加熱状態の下面で吸
着保持するキャリアプレートと、セラミックグリーンシ
ートをキャリアプレートで一枚ずつ加熱状態のテーブル
面上に載置する圧着テーブルと、セラミックグリーンシ
ートをキャリアプレートで先のセラミックグリーンシー
トに重ねて圧着テーブルのテーブル面上に積載する毎に
加熱圧着する圧着金型とを備え、少なくとも一枚または
数枚のセラミックグリーンシートをキャリアプレートで
先のセラミックグリーンシートに重ねてから、キャリア
プレートをそのまま挟んで圧着テーブルに積載されたセ
ラミックグリーンシートを圧着金型で熱圧着し、このセ
ラミックグリーンシートの積載,熱圧着の繰返し処理に
より所定積層数のセラミックシート積層体を積層形成す
るようにされている。
【0011】本発明の請求項2に係る積層セラミック電
子部品の製造方法においては、キャリアプレートを挟ん
で圧着テーブルに積載されたセラミックグリーンシート
を圧着金型で熱圧着する圧締処理を2.0〜20.0K
gf/cmの圧力,25℃〜100℃の温度で行なう
ようにされている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図1並びに図2を参照して
説明すると、図示実施の形態は積層セラミックコンデン
サを製造する場合を例示する。基本工程としては、ま
ず、BaTiOを主成分とする誘電体粒子粉末,有機
バインダー,可塑剤及び溶剤等を含む誘電体ペーストを
ベースフイルムのフィルム上にドクターブレード法等で
塗布し、誘電体層となるセラミックグリーンシートを形
成する。次に、Pd,Ag,Ni等の導電性ペーストか
ら内部電極をスクリーン印刷法により形成する。
【0013】次に、内部電極を設けたセラミックグリー
ンシートを所定の面積に切断後にベースフィルムから剥
離し、それを所望の積層構造になるよう内部電極と交互
に複数積層し、必要に応じて最上,最下の誘電体保護層
となるセラミックグリーンシートを積層することにより
セラミックシート積層体を得る。このセラミックシート
積層体からは、部品単位の積層チップ素体に切断し、有
機バインダー等のバーンアウト処理を施し、1000℃
〜1400℃で焼成した後に、Ag,Ag−Pd,N
i,Cu等の外部電極を形成する工程を経て積層セラミ
ックコンデンサとして製造される。
【0014】シート積層工程においては、図1で示す如
く内部電極が形成されたセラミックグリーンシートS
をオフセットテーブル1のテーブル面に載置し、このセ
ラミックグリーンシートSを50℃に加熱されたキャ
リアプレート2の下面で吸着保持することから圧着テー
ブル3の上側に移動し、そのキャリアプレート2を降下
させて吸着解除し、セラミックグリーンシートSを7
0℃に加熱された圧着テーブル3のテーブル面に載置す
ると共に、圧着テーブル3のテーブル面にバキュームで
所定位置に吸着搭載する。
【0015】その後、次の内部電極が形成されたセラミ
ックグリーンシートSを50℃に加熱されたキャリア
プレート2の下面で吸着保持することから70℃に加熱
された圧着テーブル3の上側に移動し、上述したと同様
にキャリアプレート2を降下させ、セラミックグリーン
シートSを先のセラミックグリーンシートSに重ね
て圧着テーブル3のテーブル面に載置する。
【0016】そのセラミックグリーンシートSを重ね
てから90℃に加熱された圧着金型4を降下し、50℃
に加熱されたキャリアプレート2を挟んでセラミックグ
リーンシートS,S2を圧着金型4で2.6Kgf/
cmの圧力で圧着する。この際、キャリアプレート2
による吸引が解除されているので、次のセラミックグリ
ーンシートSは先のセラミックグリーンシートS
上に緊密に圧着積層される。
【0017】そのセラミックグリーンシートの載置,加
熱圧着を積層毎複数回重ねて所定積層数のセラミックシ
ート積層体S,S…を圧着テーブル3のテーブル上
に形成する。この加熱圧着を仮圧締とし、最終的にはセ
ラミックシート積層体S,S…を圧着金型4で加熱
圧着する本圧締を施すことから、最終のセラミックシー
ト積層体Sとして得る。その積層毎の加熱圧着条件は、
セラミックグリーンシートの厚さや粘度によって異なる
が、25〜100℃の加熱温度,2.0〜20Kgf/
cmの圧着力に設定すればよい。
【0018】その積層毎の加熱圧着により、通気抵抗の
高い,換言すれば、ピンホール等の発生を抑えられる密
度の高いセラミックグリーンシートを用いても精度よく
積層できる。この加熱圧着工程を経たセラミックシート
積層体から積層チップ素体を得、切断部分を顕微鏡写真
で撮影した。その結果、図2で示す顕微鏡写真でも明ら
かなように内部電極A,Aとの臨界における誘電体層W
の不揃いや皺X等がなく、内部構造欠陥のない積層チッ
プ素体として得られた。
【0019】上述した実施の形態では、内部電極を設け
たセラミックグリーンシートを一枚積層毎の加熱圧着に
基づいて説明したが、セラミックグリーンシートを2〜
4枚程度数枚積層毎に加熱圧着しても同様な内部構造欠
陥のない積層チップ素体が得られる。
【0020】本発明の有効性を確認するべく、次のよう
な条件で試験を行った。まず、粒径が0.1〜1.0μ
m程度のチタン酸バルウム,酸化クロム,酸化イットリ
ウム,炭酸マンガン,炭酸バリウム,炭酸カルシュウ
ム,酸化珪素等の粉末を焼成した後、BaTiOを1
00mol%とし、Crに換算して0.3mol
%、MnOに換算して0.4mol%、SiOに換算
して4mol%、Yに換算して0.1mol%の
組成になるように混合し、ボールミルで24時間混合し、
乾燥処理することにより誘電体原料を得た。
【0021】その誘電体原料を100重量部と、アクリ
ル樹脂を5重量部、塩化メチレンを40重量部、アセト
ンを25重量部、ミネラルスピリットを6重量部と配合
し、市販の直径が10mmのジルコニアビーズを用い、
ポットで24時間混合することによりセラミックグリー
ンシート用の誘電体ペーストとして塗料化した。この誘
電体ペーストを用い、従来法と共に、本発明の積層法を
適用し、寸法2.0×1.2mm,厚み4.8μm、積層
数260層の積層セラミックコンデンサを各20000
個作製し、次の比較評価を行った。
【0022】評価項目としては、セラミックシート積層
体を積層チップ素体に切断した後の良品率(切断歩
留)、焼成後の外観検査による良品率(外観歩留)及び
最終製品の良品率(製品歩留)の三点について計測し
た。また、最終製品の良品製品については、良品製品の
切断面から内部電極までの最短距離(Ls)を一断面2
0ヶ所で計測することにより全体の平均値を得た。その
結果は次の表1及び表2に示す通りであり、計測値は平
均値で示した。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】表1で明らかな如く、切断歩留りに関して
は従来法では36.3%に対し、本発明では91.2%
と2倍強改善できた。これはセラミックグリーンシート
をキャリアプレートで先のセラミックグリーンシートに
重ねてから、キャリアプレートをそのまま挟んで圧着テ
ーブルに積載されたセラミックグリーンシートを積層順
毎に圧着金型で加熱圧着するため、空気や間隙がセラミ
ックグリーンシートのシート間に残らず、積層不良が少
ないことによる。外観歩留りに関しても、切断歩留りと
同様に同じ傾向を示した。
【0026】製品歩留りに関しては、従来法では9.7
%と低いレベルであるが、本発明では51.2%で歩留
りアップが認められた。然し、製品歩留りとしては未だ
低値であり、これは通気抵抗の高いセラミックグリーン
シートの塗布時に生じたピンホールやスジ等の他の要因
によるものであり、そのピンホールやスジ等の防止につ
いてはなお検討を要する。
【0027】Lsに関しては、従来と比べると、本発明
ではLs値が低いところから積層不良が少ないことが認
められた。電気的,機械的特性を満すため、内部電極の
距離が設計通りに形成されることが望ましい。また、そ
の平均値が大きいことはずれて積層されていることを意
味し、所定個数を確保する積層チップ素体の切断要請を
考慮すると、切断幅を大きくしなければ良品を得ること
ができないため、この点からも歩留りは低下する。
【0028】内部構造欠陥に関しては、表2で示す如
く、従来は16%と発生率は高いのに対し、本発明は0
%で、その積層毎の加熱圧着によって内部電極との臨界
における誘電体層の不揃い,皺や陥没等を抑えらること
が認められた。
【0029】
【発明の効果】以上の如く、本発明に係る積層セラミッ
ク電子部品の製造方法に依れば、少なくとも一枚または
数枚のセラミックグリーンシートをキャリアプレートで
先のセラミックグリーンシートに重ねてから、キャリア
プレートをそのまま挟んで圧着テーブルに積載されたセ
ラミックグリーンシートを圧着金型で熱圧着し、このセ
ラミックグリーンシートの積載,熱圧着の繰返し処理に
より所定積層数のセラミックシート積層体を積層形成す
ることにより、厚みが薄くて密度の高いセラミックグリ
ーンシートによっても精度よく積層でき、積層不良や内
部構造欠陥のない高信頼性の積層セラミック電子部品を
製造可能なセラミックシート積層体を簡単に製造できる
と共に、積層セラミック電子部品の製品歩留りや量産性
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方
法でセラミックシート積層体の積層工程を示す説明図で
ある。
【図2】本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方
法で得た積層チップ素体の断面状況を示す顕微鏡写真で
ある。
【図3】従来例に係る積層セラミック電子部品の製造方
法でセラミックシート積層体の積層工程を示す説明図で
ある。
【図4】従来例に係る積層セラミック電子部品の製造方
法によるシート積層工程の不具合を示す説明図である。
【図5a】図4のシート積層工程の不具合による内部構
造欠陥の一例を示す説明図である。
【図5b】図4のシート積層工程の不具合による内部構
造欠陥の別例を示す説明図である。
【図6】従来例に係る積層セラミック電子部品の製造方
法によるシート積層工程の別の不具合を示す説明図であ
る。
【図7】図6のシート積層工程の不具合による内部構造
欠陥を示す説明図である。
【図8】従来例に係る積層セラミック電子部品の製造方
法で得た積層チップ素体の断面状況を示す顕微鏡写真で
ある。
【符号の説明】
1 オフセットテーブル 2 キャリアプレート 3 圧着テーブル 4 圧着金型 S,S セラミックグリーンシート S,S… 積層毎加熱圧着後のセラミックシ
ート積層体 S 最終圧着後のセラミックシート積層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 一士 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (72)発明者 泉部 泰 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−198459(JP,A) 特開 平7−164416(JP,A) 特開 平11−277518(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 17/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚みが薄くて密度の高いセラミックグリ
    ーンシートを内部電極と交互に複数積層させてセラミッ
    クシート積層体を得るシート積層工程を含む積層セラミ
    ック電子部品の製造方法において、 シート積層工程には、セラミックグリーンシートをオフ
    セットテーブルから一枚ずつ加熱状態の下面で吸着保持
    するキャリアプレートと、セラミックグリーンシートを
    キャリアプレートで一枚ずつ加熱状態のテーブル面上に
    載置する圧着テーブルと、セラミックグリーンシートを
    キャリアプレートで先のセラミックグリーンシートに重
    ねて圧着テーブルのテーブル面上に積載する毎に加熱圧
    着する圧着金型とを備え、 少なくとも一枚または数枚のセラミックグリーンシート
    をキャリアプレートで先のセラミックグリーンシートに
    重ねてから、キャリアプレートをそのまま挟んで圧着テ
    ーブルに積載されたセラミックグリーンシートを圧着金
    型で熱圧着し、このセラミックグリーンシートの積載,
    熱圧着の繰返し処理により所定積層数のセラミックシー
    ト積層体を積層形成するようにしたことを特徴とする積
    層セラミック電子部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記キャリアプレートを挟んで圧着テー
    ブルに積載されたセラミックグリーンシートを圧着金型
    で熱圧着する圧締処理を、2.0〜20.0Kgf/c
    の圧力,25℃〜100℃の温度で行なうようにし
    たことを特徴とする請求項1に記載の積層セラミック電
    子部品の製造方法。
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