JP4142132B2

JP4142132B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4142132B2
Application number: JP19763697A
Authority: JP
Inventors: 貴志神谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: JPH1140457A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関する。更に詳しくは、静水圧による等方加圧手段を用いて積層セラミック電子部品を製造する改良された方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
積層コンデンサ、積層インダクタ、積層アルミナ基板、積層バリスタまたは積層圧電（電歪）素子などの電子部品の製造は、いずれもセラミック生シート（以下セラミックグリ−ンシ−トと称する）を積層し、加熱圧縮一体化（以下ラミネ−トと称する）を行う工程を備えている。
【０００３】
例えば積層コンデンサは、所定の内部電極パタ−ンを印刷したセラミックグリ−ンシ−トを所定枚数積層して積層体を構成し、ラミネ−ト後に切断し、脱脂し、焼成する工程を経て製造される。
【０００４】
かかる製造方法において、積層体に構造的欠陥（デラミネーション、クラック等）が生じないようにするための手段して、静水圧印加による等方向加圧成形処理（以下ＣＩＰ処理と称する）が知られている。例えば、特開平5ー21268号公報は、接着フィルムを設けた金属板の上にセラミック積層体を固定し、セラミック積層体の積層方向に切断溝を設けた後、気密性のある袋中に入れて、真空密封し、静水加圧して圧縮成形する手段を開示している。
【０００５】
ところが、特開平5ー21268号公報に開示された技術では、静水圧が２５０kgf/cm²以上になると、切断溝が閉じ、チップ同士が接着する恐れがあるので、５０〜２５０kgf/cm²に限定する必要があると記載されていることから明らかなように、２５０kgf/cm²が印加できる静水圧の上限である。
【０００６】
別の先行技術として、特開平7-176449号公報は、セラミックグリ−ンシ−ト積層体の変形を避けるために、周囲に枠を設けた特殊な治具を用いる技術を開示している。しかし、特開平7-176449号公報では、枠を設けた特殊な治具が必要であるため、積層体を枠に出し入れするための作業が煩雑で時間が掛かり作業性が悪い。また、枠を使用するのでそのサイズが大きくなり、一度に処理する積層体が少なくなってしまう欠点がある。
【０００７】
別の先行技術として、特開平8-255728号公報は、積層体をポリエチレンなどのプラスチックフイルムのパックに入れて、真空で熱シ−ルすることにより密閉し、その後に６０〜８５℃の温度で１００〜４００Kgf/cm²の圧力を加えてラミネ−トを行う技術を開示している。しかし、特開平8-255728号公報に記載の技術も、４００kgf/cm²が印加できる静水圧の上限ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高品質の積層セラミック電子部品を製造し得る方法を提供することである。
【０００９】
本発明のもう一つの課題は、構造的欠陥のない積層セラミック電子部品を製造し得る方法を提供することである。
【００１０】
本発明の更にもう一つの課題は、積層セラミックコンデンサ用グリ−ンシ−ト積層体等のように、薄い積層体を、きわめて小さい形状変化でスタック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。
【００１１】
本発明の更にもう一つの課題は、超圧力下でスタックでき、しかも、圧力選定幅が大きく、スタック圧力を製品特性に併せて選定でき、特性の安定した積層セラミック電子部品を高歩留りで製造し得る製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明の更にもう一つの課題は、枠等の特殊な成形型使用する必要がなく、作業性に優れた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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、複数のセラミックグリ−ンシ−トを積層して得られた積層体を圧縮成型する。前記積層体を支持基板上に配置した後、これを密閉化し、１０００kgf/cm²以上の静水圧により加圧成形する。
【００１４】
上述のように、積層体の少なくとも一面を支持基板上に固定した後、これを密閉化し、静水圧により加圧成形するので、真空処理時、加圧時及び工程移動時に、積層体の歪み及び曲がり等が発生することがない。しかも、積層体が支持基板によって支持されているので、積層体の形状が安定であり、作業性及び歩留が向上する。
【００１５】
また、１０００kgf/cm²以上の静水圧により加圧成形すると、従来と比較して、構造的欠陥のない高品質の積層セラミック電子部品を製造し得ることが解った。更に、従来と異なって、枠を使用しないため、作業性に優れる。
【００１６】
積層体は、複数のセラミックグリ−ンシ−トを積層し、その積層体を仮スタックして得られる。
【００１７】
支持基板上に配置した積層体を、更に、全体をラミネ−トフィルム等で密閉包装して真空処理化し、得られた真空包装体をＣＩＰ処理法で加圧してもよい。積層体は、例えば、サランラップ（登録商標）等で包み込んでもよい。
【００１８】
支持基板と、積層体との間には、表面に離型剤を有する有機質フィルムを介在させる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は一枚のセラミックグリーンシートを示す斜視図である。セラミックグリーンシート１は、例えば、平面積２００mm×２００mm、厚さ８μmのディメンションを持ち、一面に複数の内部電極２を形成してある。
【００２０】
図２は図１に示したセラミックグリーンシートを積層して得られた積層体の斜視図である。図２に図示された積層体３は、図１に図示されたセラミックグリ−ンシ−ト１を、例えば３００枚程重ねて構成されている。積層体３は、必要枚数のセラミックグリ−ンシ−ト１を積層した後、例えば一軸油圧プレスを用いて、１００kg/cm²で加圧し、予備プレスすることが望ましい。予備プレスを行なうと、１０００kgf/cm²以上の超高圧でＣＩＰ処理を行なった場合でも、積層体自身の歪みや変形等の発生がなく、後の切断工程におけるパタ−ンズレによる特性不良や、焼成時にラミネ−ション等の発生を防止し、高品質の積層セラミックコンデンサを製造することができる。積層体３は、サランラップ（登録商標）等で包んでもよい。
【００２１】
次に、図３に示すように、支持基板４の面上に積層体３を配置する。支持基板４と、積層体３との間には、表面に離型剤を有する有機質のフィルム５を介在させてある。有機物フィルム５としては、表面に離型剤を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いることができる。積層体３は、フィルム５に設けられた離型剤と接するように重ねる。
【００２２】
支持基板４は、前述の大きさの積層体３に対しては、例えば、大きさ２０５mm×２０５mm、厚さ１．５mmのものが適している。但し、歪まなければ、厚さはもっと薄くてもよく、例えば、１．５mm〜０．５mmの厚み範囲のものであっても使用することができる。
【００２３】
支持基板４は、超加圧する関係で、歪みや変形等が生じないような剛性を有することが必要である。具体的には、５０００kgf/cm²の静水圧に対しても形状変化が５％以内に納められるような剛性を有することが望ましい。支持基板４の形状変化が大きければ大きい程、積層体３は大きく変形するおそれがある。
【００２４】
また、工程移動や真空密閉等の通常作業で生じると考えられる荷重に対して支持基板４の歪み量が最大でも、長軸方向に対して１％以下であることが望ましい。支持基板４の歪みが量が大きいと、積層体３の層間剥離やひび割れ等が発生することになる。
【００２５】
更に、ＣＩＰ処理法を実施する場合、水温が稼働熱等で上昇するので、安全を考慮し、１００℃の温度においても上述の物性を維持し得る支持基板４であることが好ましい。更に、経済的理由から、軽く、廉価であり、加工性が良いものが望ましい。
【００２６】
上述した条件を満たすため、支持基板４は、金属、セラミックまたは硬質プラスチックのいずれかによって構成する。支持基板４を構成する金属材料としては、例えば、アルミニュウム、ステンレス、鉄、銅、またはそれ等の合金等を挙げることができる。セラミック材料としては、アルミナ、ガラス及び非酸化物セラミック等を挙げることができる。プラスチック材料としては硬質プラスチック類が適している。これらの材質は、積層体の大きさ、加圧力の大きさ及び経済性等を考慮して選択される。
【００２７】
次に、図５に示すように、支持基板４、フィルム５および積層体３の積層体を、サランラップ（登録商標）の有機質の包装用フイルム６上に置く。
【００２８】
次に図５に例示するように、包装用フィルム６を矢印ａ１のように持ち上げて、支持基板４、フィルム５および積層体３の積層体に被せ、図６に示すように、包装用フィルム６により支持基板４、フィルム５および積層体３の積層体を包装用フィルム６で覆う。
【００２９】
次に、図７および図８に示すように、包装用フィルム６の周囲を真空密閉Ｌし、真空包装体７を得る。真空包装体７を構成する包装用フィルム６は、真空吸引により、実際には、支持基板４、フィルム５および積層体３に密着しており、真空包装体７の内部に空間は形成されていない。
【００３０】
図９は本発明に係わるＣＩＰ処理法の一例を示す概略説明図である。図示するように、ＣＩＰ処理法は、２つの密閉型金型８、９を用いて行なわれる。金型８、９は、加圧媒体となる水１０を収納する受け金型８と、加圧金型９とで構成される。図１〜８の工程を通して得られた真空包装体７の複数個を、受け金型８内の水１０と共に挿置し、加圧金型９で加圧する。これにより、真空包装体７に対して、全方向から水圧ｆ１が加わり、等方向加圧成形が実行される。ＣＩＰ処理では、１０００kgf/cm²以上の静水圧により加圧成形する。
【００３１】
上述したＣＩＰ処理法を行なった後、真空包装体７から積層体３を取り出し、積層体３に対して、切断、焼成工程等を施す。これにより電子部品が製造される。ＣＩＰ処理法を施した以降の工程は周知であるので、説明は省略する。
【００３２】
次に、ＣＩＰ処理法において、加圧力を１０００kgf/cm²、１５００kgf/cm²、２００００kgf/cm²、３００００kgf/cm²のように変えた場合の変形率、厚さ縮率、構造的欠陥率、静電容量バラツキ及び電圧破壊（Ｖｂ）のデ−タを表１に示す。

【００３３】
表１の如く、本発明の実施例によれば、支持基板４のない比較例１と比べて、室温一定条件で、積層体の一辺の変形率は１／１０以下に低減され、且つ、最終製品の積層コンデンサの不良率も著しく改善される。支持基板４のない比較例１の場合は、変形が大きくなり、積層コンデンサとするための切断が不可能になり、測定不能となってしまう。特に、構造的欠陥等の不良率は、ＣＩＰ処理しない比較例２や支持基板４を用いないＣＩＰ処理法（比較例１）に比べて、１／１０以下であり、本発明による方法は顕著な効果を得ることが分かる。
【００３４】
また、加圧力の増加は、特に超高圧の場合、デラミネ−ションやノンラミネ−ション等の構造的欠陥が皆無になり、それに伴う静電容量バラツキや電圧破壊（Ｖｂ）値も改善される。すなわち、図１０に示したように、加圧力を上げると、セラミックシ−トの厚さ寸法が減少し、グリ−ンシート密度が大きくなるので、構造的欠陥がなくなり、それに伴う静電容量バラツキや電圧破壊（Ｖｂ）値も改善される。本発明の場合、支持基板４を用いるから、３０００〜５０００kgf/cm²にも達する超高圧のＣＩＰ処理法が実現でき、従って、構造的欠陥がなく、積層コンデンサの場合、改善された静電容量バラツキおよび電圧破壊（Ｖｂ）値を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
（ａ）高品質の積層セラミック電子部品を製造し得る製造方法を提供することができる。
（ｂ）構造的欠陥のない積層セラミック電子部品を製造し得る方法を提供することができる。
（ｃ）積層セラミックコンデンサ用グリ−ンシ−ト積層体等のように、薄い積層体を、きわめて小さい形状変化でスタック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ができる。
（ｄ）超圧力下でスタックでき、しかも、圧力選定幅が大きく、スタック圧力を製品特性に併せて選定でき、特性の安定した積層セラミック電子部品を高歩留りで製造し得る製造方法を提供することができる。
（ｅ）枠等の特殊な成形型使用する必要がなく、作業性に優れた積層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。
【図面の簡単な説明】
【図１】一枚のセラミックグリーンシートを示す斜視図である。
【図２】図１に示したセラミックグリーンシートを積層して得られた積層体の斜視図である。
【図３】本発明に係る積層セラミック電子部品の製造工程を示す斜視図である。
【図４】図３に示した工程と同一の工程を示す図である。
【図５】図３および図４に示した工程の後の工程を示す斜視図である。
【図６】図５に示した工程の後の工程を示す斜視図である。
【図７】図６に示した工程の後の工程を示す斜視図である。
【図８】図７に示した工程と同一の工程を示す図である。
【図９】本発明に係るＣＩＰ処理法を示す図である。
【図１０】加圧力に対するセラミックグリ−ンシ−トの厚さ変化とグリ−ンシート密度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１セラミックグリーンシート
３積層体
４支持基板
５フィルム
６有機質フィルム
７真空包装体
８受け型
９加圧型
１０水

Claims

複数のセラミックグリーンシートを積層して得られた積層体を圧縮成型する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法であって、
複数のセラミックグリーンシートを積層して得られた積層体を、予備プレスし、
次に、支持基板と前記積層体との間に、表面に離型剤を有する有機質フィルムを介在させ、その際、前記支持基板は、５０００ kgf/cm ² の静水圧に対して形状変化が５％以内に納められるような剛性を有するものを用い、前記積層体は、前記有機質フィルムに設けられた前記離型剤と接するように重ね、
次に、前記支持基板、前記有機質フィルム及び積層体の全体を、有機質包装用フィルムによって覆い、かつ、前記包装用フィルムの周囲を真空密閉して、真空包装体とし、
次に、前記真空包装体を、枠を使用することなく、加圧媒体となる水中に入れ、１０００ kgf/cm ² 以上５０００kgf/cm²以下の静水圧により加圧成形し、
その後、前記真空包装体から前記積層体を取り出し、前記積層体に対して、切断、焼成工程等を施し、電子部品とする、
工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法。
請求項１に記載された製造方法であって、前記支持基板は、金属、セラミックまたは硬質プラスチックのいずれかであり、１００℃において、５０００ kgf/cm ² の静水圧に対して形状変化が５％以内に納められるような剛性を示す、積層セラミック電子部品の製造方法。
請求項１に記載された製造方法であって、前記積層体は、５０層以上の層数を有する積層セラミック電子部品の製造方法。