JP3948287B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関し、特に、セラミックスラリーを作製する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミック電子部品、例えば、積層セラミックコンデンサを製造するために、まず、セラミックスラリーが準備される。セラミックスラリーは、誘電体材料であるセラミック粉末、バインダーおよび可塑剤等を溶剤に溶解させることにより形成される。ここで、溶剤としては、特開平７−２０１６３６号のように、たとえばトルエンとエタノールとを１：１の混合比で混合したものが用いられる。
【０００３】
得られたセラミックスラリーをドクターブレード法などにより成型して、セラミックグリーンシートが得られる。このセラミックグリーンシート上に、金属電極ペーストを印刷することにより、内部電極となる電極パターンが形成される。この電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層することにより、積層体が得られる。この積層体を圧着したのち、電極パターンが交互に反対面に露出するように積層体をカットすることにより、チップが得られる。このチップを脱バインダーし、焼成を行なうことによって、内部電極を有する焼結体が形成される。この焼結体の両端面に外部電極を形成し、内部電極と外部電極とを接続することによって、積層セラミックコンデンサが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックスラリーを作製するときに、セラミック粉末やバインダーなどの塊が生じる場合がある。このような塊が生じると、全ての材料が均一に分散したセラミックスラリーが得られず、高品質なセラミックグリーンシートを得ることができない。そして、塊を含むセラミックグリーンシートを用いて積層セラミックコンデンサを製造すると、ボイドなどの欠陥を有するものとなり、耐圧不良などの不具合を招くことになる。
【０００５】
特に、最近においては、積層セラミックコンデンサの小型・大容量化が進んでおり、内部の誘電体層の厚みも５μｍ以下へと薄層化されつつある。このような薄層化が進むにつれて、ボイドなどの欠陥の影響が大きくなるため、均質なセラミックグリーンシートが求められる。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、全ての材料が均一に分散したセラミックスラリーを得ることができ、耐圧不良率の少ない積層セラミック電子部品を得ることができる、積層セラミック電子部品の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ＯＨ基を含む溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５より高い第１の混合溶剤にセラミック粉末を分散させて１次スラリーを形成する工程と、ＯＨ基を含まない溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５〜０．８である第２の混合溶剤にバインダーおよび可塑剤を溶解させてバインダー・可塑剤混合液を形成する工程と、１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とを混合してセラミックスラリーを形成する工程とを含む、積層セラミック電子部品の製造方法である。
このような積層セラミック電子部品の製造方法において、セラミック粉末としては、たとえばペロブスカイト構造を有する高誘電率材料を主成分とするものが用いられる。
また、ＯＨ基を含む溶剤としてエタノールを用いることができ、ＯＨ基を含まない溶剤としてトルエンを用いることができる。
【０００８】
ＯＨ基を含む溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５より高い第１の混合溶剤を用いることにより、セラミック粉末が均一に分散した１次スラリーを得ることができる。また、ＯＨ基を含まない溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５〜０．８である第２の混合溶剤を用いることにより、バインダーおよび可塑剤が均一に溶解したバインダー・可塑剤混合液を得ることができる。これらの１次スラリーおよびバインダー・可塑剤混合液を混合することにより、全ての材料が均一に分散したセラミックスラリーを得ることができる。
ここで用いられるセラミック粉末として、たとえばＢａＴｉＯ3 やＳｒＴｉＯ3 に代表されるペロブスカイト構造を有する高誘電体材料を選択することができる。
また、第１の混合溶剤および第２の混合溶剤として、エタノールなどのＯＨ基を含む溶剤と、トルエンなどのＯＨ基を含まない溶剤とを混合したものが用いられる。
【０００９】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、誘電体材料として、たとえばＢａＴｉＯ3 やＳｒＴｉＯ3 などに代表されるペロブスカイト構造を有するセラミック粉末が準備される。そして、ボールミルなどを用いて、セラミック粉末を第１の混合溶剤に分散させることにより、１次スラリーが形成される。第１の混合溶剤としては、たとえばエタノールなどのＯＨ基を含む溶剤と、トルエンなどのＯＨ基を含まない溶剤との混合溶剤が用いられる。この第１の混合溶剤としては、ＯＨ基を含む溶剤の比率が、総溶剤体積比で０．５より高いものが用いられる。このような第１の混合溶剤を用いることにより、セラミック粉末の塊が発生することなく、均一な１次スラリーを得ることができる。
【００１１】
また、ポリビニルブチラールなどのバインダーと可塑剤とを第２の混合溶剤に分散させることにより、バインダー・可塑剤混合液が形成される。第２の混合溶剤としては、第１の混合溶剤と同様に、エタノールとトルエンとの混合溶剤などが用いられるが、ＯＨ基を含まない溶剤の比率が、総溶剤体積比で０．５〜０．８である混合溶剤が用いられる。このような第２の混合溶剤を用いることにより、バインダーおよび可塑剤の塊が発生することなく、均一なバインダー・可塑剤混合液を得ることができる。
【００１２】
このようにして得られた１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とが混合され、セラミックスラリーが得られる。このセラミックスラリーをドクターブレード法などによって成型することにより、セラミックグリーンシートが形成される。このセラミックグリーンシート上に、金属電極ペーストを印刷することにより、積層セラミックコンデンサの内部電極となる電極パターンが形成される。
【００１３】
電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートが複数枚積層され、その上下に電極パターンの形成されていないセラミックグリーンシートが積層される。このようにして得られた積層体が圧着されたのち、電極パターンが交互に対向面に露出するようにカットされて、チップが形成される。このチップが焼成されることにより、内部電極を有する焼結体が形成される。この焼結体に外部電極が形成され、内部電極と外部電極とが電気的に接続されることにより、積層セラミックコンデンサが得られる。
【００１４】
この積層セラミックコンデンサでは、セラミック粉末が第１の混合溶剤中に均一に分散した１次スラリーと、バインダーおよび可塑剤が第２の混合溶剤中に均一に溶解したバインダー・可塑剤混合液とを混合することにより、セラミックスラリーが形成される。そのため、得られたセラミックスラリーは、セラミック粉末、バインターおよび可塑剤が溶剤中に均一に分散したものとなる。
【００１５】
このようなセラミックスラリーを用いることにより、ボイドのない焼結体を得ることができる。そのため、得られた積層セラミックコンデンサに耐圧不良などの欠陥が発生しにくい。
【００１６】
【実施例】
ボールミルを用いて、ＢａＴｉＯ3 を主成分とする誘電体粉末１０００ｇを表１に示す比率で調整したトルエンとエタノールの第１の混合溶剤に分散させ、１次スラリーを作製した。それとは別に、バインダー２００ｇと可塑剤１００ｇとを表１に示す比率で調整したトルエンとエタノールの第２の混合溶剤に溶解させ、バインダー・可塑剤混合液を作製した。そののち、１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とを混合し、セラミックスラリーを作製した。
【００１７】
このセラミックスラリーを用いて、ドクターブレード成型機により、厚さ３μｍのセラミックグリーンシートを作製した。セラミックグリーンシート上に、ニッケル電極ペーストを印刷して、電極パターンを形成した。電極パターンを形成したセラミックグリーンシートを３００枚積層し、その上下に電極パターンのないセラミックグリーンシートを各２０枚積層して、積層体を作製した。この積層体を温度７０℃、圧力０．５Ｐａで加熱圧着したのち、長さ×幅が３．２ｍｍ×１．６ｍｍとなるようにカットして、チップを作製した。得られたチップを１３００℃で２時間保持して焼成し、内部電極を有する焼結体を得た。この焼結体の両端面に外部電極を形成し、内部電極と外部電極とを電気的に接続して、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００１８】
第１の混合溶剤および第２の混合溶剤のトルエンとエタノールの体積比率、１次スラリーにおけるセラミック粉末の塊発生数、バインダー・可塑剤混合液におけるバインダーの塊発生数および積層セラミックコンデンサの耐圧不良率を表１に示した。ここで、セラミック粉末塊の発生評価については、１次スラリー２ｃｃ中に含まれる塊の発生数を数えたものであり、この塊は顕微鏡により観察された３μｍ以上の大きさのものである。また、バインダー塊の発生評価については、バインダー・可塑剤混合溶液２ｃｃ中に含まれる塊の発生数を数えたものであり、この塊は顕微鏡により観察された３μｍ以上の大きさのものである。また、積層セラミックコンデンサの耐圧不良率は、１００個のサンプルを用いて評価した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
表１からわかるように、第１の混合溶剤について、ＯＨ基を有するエタノールの比率が総溶剤体積比率で０．５より高い場合、１次スラリー中にセラミック粉末の塊が発生していない。また、第２の混合溶剤について、ＯＨ基を含まないトルエンの比率が総溶剤体積比率で０．５〜０．８である場合、バインダー・可塑剤混合液中にバインダーの塊が発生していない。そして、これらの塊が発生していない１次スラリーおよびバインダー・可塑剤混合液を混合したセラミックスラリーを用いた積層セラミックコンデンサでは、耐圧不良が認められなかった。
【００２１】
それに対して、第１の混合溶剤について、ＯＨ基を有するエタノールの比率が総溶剤体積比率で０．５より低い場合、１次スラリー中にセラミック粉末の塊の発生数が多くなった。また、第２の混合溶剤について、ＯＨ基を含まないトルエンの比率が総溶剤体積比率で０．５より低い場合、または０．８より大きい場合、バインダー・可塑剤混合液中にバインダーの塊の発生数が多くなった。これらのセラミック粉末の塊のある１次スラリーおよびバインダーの塊のあるバインダー・可塑剤混合液の両方またはいずれかを用いた場合、積層セラミックコンデンサに耐圧不良のあるものが発生した。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とを別々に作製し、かつ１次スラリーを作製するための第１の混合溶剤およびバインダー・可塑剤混合液を作製するための第２の混合溶剤について、ＯＨ基を含む溶剤とＯＨ基を含まない溶剤の混合比率を所定の割合とすることにより、セラミック粉末の塊やバインダーの塊を発生させないようにすることができる。このような塊のない１次スラリーおよびバインダー・可塑剤混合液を用いてセラミックスラリーを作製することにより、積層セラミック電子部品の耐圧不良率を低減することができる。
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関し、特に、セラミックスラリーを作製する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミック電子部品、例えば、積層セラミックコンデンサを製造するために、まず、セラミックスラリーが準備される。セラミックスラリーは、誘電体材料であるセラミック粉末、バインダーおよび可塑剤等を溶剤に溶解させることにより形成される。ここで、溶剤としては、特開平７−２０１６３６号のように、たとえばトルエンとエタノールとを１：１の混合比で混合したものが用いられる。
【０００３】
得られたセラミックスラリーをドクターブレード法などにより成型して、セラミックグリーンシートが得られる。このセラミックグリーンシート上に、金属電極ペーストを印刷することにより、内部電極となる電極パターンが形成される。この電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層することにより、積層体が得られる。この積層体を圧着したのち、電極パターンが交互に反対面に露出するように積層体をカットすることにより、チップが得られる。このチップを脱バインダーし、焼成を行なうことによって、内部電極を有する焼結体が形成される。この焼結体の両端面に外部電極を形成し、内部電極と外部電極とを接続することによって、積層セラミックコンデンサが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックスラリーを作製するときに、セラミック粉末やバインダーなどの塊が生じる場合がある。このような塊が生じると、全ての材料が均一に分散したセラミックスラリーが得られず、高品質なセラミックグリーンシートを得ることができない。そして、塊を含むセラミックグリーンシートを用いて積層セラミックコンデンサを製造すると、ボイドなどの欠陥を有するものとなり、耐圧不良などの不具合を招くことになる。
【０００５】
特に、最近においては、積層セラミックコンデンサの小型・大容量化が進んでおり、内部の誘電体層の厚みも５μｍ以下へと薄層化されつつある。このような薄層化が進むにつれて、ボイドなどの欠陥の影響が大きくなるため、均質なセラミックグリーンシートが求められる。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、全ての材料が均一に分散したセラミックスラリーを得ることができ、耐圧不良率の少ない積層セラミック電子部品を得ることができる、積層セラミック電子部品の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ＯＨ基を含む溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５より高い第１の混合溶剤にセラミック粉末を分散させて１次スラリーを形成する工程と、ＯＨ基を含まない溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５〜０．８である第２の混合溶剤にバインダーおよび可塑剤を溶解させてバインダー・可塑剤混合液を形成する工程と、１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とを混合してセラミックスラリーを形成する工程とを含む、積層セラミック電子部品の製造方法である。
このような積層セラミック電子部品の製造方法において、セラミック粉末としては、たとえばペロブスカイト構造を有する高誘電率材料を主成分とするものが用いられる。
また、ＯＨ基を含む溶剤としてエタノールを用いることができ、ＯＨ基を含まない溶剤としてトルエンを用いることができる。
【０００８】
ＯＨ基を含む溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５より高い第１の混合溶剤を用いることにより、セラミック粉末が均一に分散した１次スラリーを得ることができる。また、ＯＨ基を含まない溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５〜０．８である第２の混合溶剤を用いることにより、バインダーおよび可塑剤が均一に溶解したバインダー・可塑剤混合液を得ることができる。これらの１次スラリーおよびバインダー・可塑剤混合液を混合することにより、全ての材料が均一に分散したセラミックスラリーを得ることができる。
ここで用いられるセラミック粉末として、たとえばＢａＴｉＯ3 やＳｒＴｉＯ3 に代表されるペロブスカイト構造を有する高誘電体材料を選択することができる。
また、第１の混合溶剤および第２の混合溶剤として、エタノールなどのＯＨ基を含む溶剤と、トルエンなどのＯＨ基を含まない溶剤とを混合したものが用いられる。
【０００９】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、誘電体材料として、たとえばＢａＴｉＯ3 やＳｒＴｉＯ3 などに代表されるペロブスカイト構造を有するセラミック粉末が準備される。そして、ボールミルなどを用いて、セラミック粉末を第１の混合溶剤に分散させることにより、１次スラリーが形成される。第１の混合溶剤としては、たとえばエタノールなどのＯＨ基を含む溶剤と、トルエンなどのＯＨ基を含まない溶剤との混合溶剤が用いられる。この第１の混合溶剤としては、ＯＨ基を含む溶剤の比率が、総溶剤体積比で０．５より高いものが用いられる。このような第１の混合溶剤を用いることにより、セラミック粉末の塊が発生することなく、均一な１次スラリーを得ることができる。
【００１１】
また、ポリビニルブチラールなどのバインダーと可塑剤とを第２の混合溶剤に分散させることにより、バインダー・可塑剤混合液が形成される。第２の混合溶剤としては、第１の混合溶剤と同様に、エタノールとトルエンとの混合溶剤などが用いられるが、ＯＨ基を含まない溶剤の比率が、総溶剤体積比で０．５〜０．８である混合溶剤が用いられる。このような第２の混合溶剤を用いることにより、バインダーおよび可塑剤の塊が発生することなく、均一なバインダー・可塑剤混合液を得ることができる。
【００１２】
このようにして得られた１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とが混合され、セラミックスラリーが得られる。このセラミックスラリーをドクターブレード法などによって成型することにより、セラミックグリーンシートが形成される。このセラミックグリーンシート上に、金属電極ペーストを印刷することにより、積層セラミックコンデンサの内部電極となる電極パターンが形成される。
【００１３】
電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートが複数枚積層され、その上下に電極パターンの形成されていないセラミックグリーンシートが積層される。このようにして得られた積層体が圧着されたのち、電極パターンが交互に対向面に露出するようにカットされて、チップが形成される。このチップが焼成されることにより、内部電極を有する焼結体が形成される。この焼結体に外部電極が形成され、内部電極と外部電極とが電気的に接続されることにより、積層セラミックコンデンサが得られる。
【００１４】
この積層セラミックコンデンサでは、セラミック粉末が第１の混合溶剤中に均一に分散した１次スラリーと、バインダーおよび可塑剤が第２の混合溶剤中に均一に溶解したバインダー・可塑剤混合液とを混合することにより、セラミックスラリーが形成される。そのため、得られたセラミックスラリーは、セラミック粉末、バインターおよび可塑剤が溶剤中に均一に分散したものとなる。
【００１５】
このようなセラミックスラリーを用いることにより、ボイドのない焼結体を得ることができる。そのため、得られた積層セラミックコンデンサに耐圧不良などの欠陥が発生しにくい。
【００１６】
【実施例】
ボールミルを用いて、ＢａＴｉＯ3 を主成分とする誘電体粉末１０００ｇを表１に示す比率で調整したトルエンとエタノールの第１の混合溶剤に分散させ、１次スラリーを作製した。それとは別に、バインダー２００ｇと可塑剤１００ｇとを表１に示す比率で調整したトルエンとエタノールの第２の混合溶剤に溶解させ、バインダー・可塑剤混合液を作製した。そののち、１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とを混合し、セラミックスラリーを作製した。
【００１７】
このセラミックスラリーを用いて、ドクターブレード成型機により、厚さ３μｍのセラミックグリーンシートを作製した。セラミックグリーンシート上に、ニッケル電極ペーストを印刷して、電極パターンを形成した。電極パターンを形成したセラミックグリーンシートを３００枚積層し、その上下に電極パターンのないセラミックグリーンシートを各２０枚積層して、積層体を作製した。この積層体を温度７０℃、圧力０．５Ｐａで加熱圧着したのち、長さ×幅が３．２ｍｍ×１．６ｍｍとなるようにカットして、チップを作製した。得られたチップを１３００℃で２時間保持して焼成し、内部電極を有する焼結体を得た。この焼結体の両端面に外部電極を形成し、内部電極と外部電極とを電気的に接続して、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００１８】
第１の混合溶剤および第２の混合溶剤のトルエンとエタノールの体積比率、１次スラリーにおけるセラミック粉末の塊発生数、バインダー・可塑剤混合液におけるバインダーの塊発生数および積層セラミックコンデンサの耐圧不良率を表１に示した。ここで、セラミック粉末塊の発生評価については、１次スラリー２ｃｃ中に含まれる塊の発生数を数えたものであり、この塊は顕微鏡により観察された３μｍ以上の大きさのものである。また、バインダー塊の発生評価については、バインダー・可塑剤混合溶液２ｃｃ中に含まれる塊の発生数を数えたものであり、この塊は顕微鏡により観察された３μｍ以上の大きさのものである。また、積層セラミックコンデンサの耐圧不良率は、１００個のサンプルを用いて評価した。
【００１９】
【表１】
表１からわかるように、第１の混合溶剤について、ＯＨ基を有するエタノールの比率が総溶剤体積比率で０．５より高い場合、１次スラリー中にセラミック粉末の塊が発生していない。また、第２の混合溶剤について、ＯＨ基を含まないトルエンの比率が総溶剤体積比率で０．５〜０．８である場合、バインダー・可塑剤混合液中にバインダーの塊が発生していない。そして、これらの塊が発生していない１次スラリーおよびバインダー・可塑剤混合液を混合したセラミックスラリーを用いた積層セラミックコンデンサでは、耐圧不良が認められなかった。
【００２１】
それに対して、第１の混合溶剤について、ＯＨ基を有するエタノールの比率が総溶剤体積比率で０．５より低い場合、１次スラリー中にセラミック粉末の塊の発生数が多くなった。また、第２の混合溶剤について、ＯＨ基を含まないトルエンの比率が総溶剤体積比率で０．５より低い場合、または０．８より大きい場合、バインダー・可塑剤混合液中にバインダーの塊の発生数が多くなった。これらのセラミック粉末の塊のある１次スラリーおよびバインダーの塊のあるバインダー・可塑剤混合液の両方またはいずれかを用いた場合、積層セラミックコンデンサに耐圧不良のあるものが発生した。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、１次スラリーとバインダー・可塑剤混合液とを別々に作製し、かつ１次スラリーを作製するための第１の混合溶剤およびバインダー・可塑剤混合液を作製するための第２の混合溶剤について、ＯＨ基を含む溶剤とＯＨ基を含まない溶剤の混合比率を所定の割合とすることにより、セラミック粉末の塊やバインダーの塊を発生させないようにすることができる。このような塊のない１次スラリーおよびバインダー・可塑剤混合液を用いてセラミックスラリーを作製することにより、積層セラミック電子部品の耐圧不良率を低減することができる。
Claims (3)
- ＯＨ基を含む溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５より高い第１の混合溶剤にセラミック粉末を分散させて１次スラリーを形成する工程、
ＯＨ基を含まない溶剤の比率が総溶剤体積比で０．５〜０．８である第２の混合溶剤にバインダーおよび可塑剤を溶解させてバインダー・可塑剤混合液を形成する工程、および
前記１次スラリーと前記バインダー・可塑剤混合液とを混合してセラミックスラリーを形成する工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法。 - 前記セラミック粉末は、ペロブスカイト構造を有する高誘電率材料を主成分とするものであることを特徴とする、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記ＯＨ基を含む溶剤がエタノールであり、前記ＯＨ基を含まない溶剤がトルエンであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002011134A JP3948287B2 (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 積層セラミック電子部品の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002011134A JP3948287B2 (ja) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | 積層セラミック電子部品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003217970A JP2003217970A (ja) | 2003-07-31 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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