JP4687670B2 - 積層型セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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前記内層部の積層方向の両端面に、外側誘電体層からなる外層部と、を有する積層型セラミック電子部品を製造する方法であって、
複数のメディアを投入したバレル容器内において、遠心力を利用して複数のグリーンチップを湿式研磨するバレル研磨工程を有し、
湿式研磨される前記グリーンチップ1個の質量に対する前記メディア1個の質量の比が、0.1〜6であり、かつ、前記バレル研磨工程において、前記グリーンチップを湿式研磨する際の遠心加速度が3.0〜25Gであり、
研磨後の前記グリーンチップの中央部を通り、積層方向に平行な面、かつ焼成後に前記内部電極層となる内部電極パターン層が露出していない表面に平行な断面において、研磨前の前記グリーンチップの頂点から積層方向に垂直な線を引き、該線と研磨後の前記グリーンチップの稜線との交点から該頂点までの長さをXとし、前記頂点から積層方向に平行な線を引き、該線と研磨後の前記グリーンチップの稜線との交点から該頂点までの長さをYとしたときに、前記Xおよび前記Yの平均値を、Rとし、
研磨前の前記グリーンチップの頂点と、研磨後の前記グリーンチップのコーナー部上の1点とが、互いに対角点となるような正方形を配置して、該正方形の一辺の長さをDとした場合に、
前記Rに対する前記Dの比であるD/Rが0.25以上であることを特徴とする。
焼成後に前記外側誘電体層となる外側グリーンシートを形成する工程と、
前記内側グリーンシートを、焼成後に前記内部電極層となる内部電極パターン層を介して積層し、内部積層体を得る工程と、
前記内部積層体の積層方向の両端面に前記外側グリーンシートを積層し、グリーン積層体を得る工程と、
前記グリーン積層体を所定の寸法に切断して、グリーンチップを得る工程と、を有する。
前記外側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量が、前記内側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量以下であり、かつ、前記外側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量が、19000〜110000である。
図1は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの概略断面図、
図2(A)および図2(B)は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造工程を示す要部断面図、
図3は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造に用いるグリーン積層体の概略断面図、
図4(A)は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法のバレル研磨工程において用いる水平遠心バレル機の概略正面図、
図4(B)は、図4(A)に示す水平遠心バレル機をIVB方向から見た概略図、
図4(C)は、バレル研磨時における図4(A)に示すバレル容器をIVC−IVC線に沿って切断した断面図、
図5(A)は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造に用いるバレル研磨工程前のグリーンチップの斜視図、
図5(B)は、図5(A)に示すバレル研磨工程前のグリーンチップを、VB−VB線に沿って切断した概略断面図、
図6(A)は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造に用いるバレル研磨工程後のグリーンチップの斜視図、
図6(B)は、図6(A)に示すバレル研磨工程後のグリーンチップを、VIB−VIB線に沿って切断した概略断面図、
図7は、図6(B)に示すバレル研磨工程後のグリーンチップのコーナー部分VIIを拡大した拡大断面図、
図8(A)および図8(B)は、従来例に係る積層セラミックコンデンサのコーナー部分を拡大した拡大断面図である。
まず、本発明に係る方法により製造される電子部品の一実施形態として、積層セラミックコンデンサの全体構成について説明する。
次に、本発明の一実施形態として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。
内側グリーンシート用ペースト、外側グリーンシート用ペーストの作製
まず、セラミック粉末としてBaTiO3系粉末:100重量部と、バインダとしてポリビニルブチラール(PVB):6重量部と、溶剤としてエタノール:19重量部、溶剤としてn−プロパノール:19重量部と、溶剤としてキシレン:14重量部、溶剤としてミネラルスピリット:7重量部、可塑剤としてDOP:3重量部と、をボールミルでスラリー化して内側グリーンシート用ペーストを得た。
なお、内側グリーンシート用ペーストに用いたポリビニルブチラールの分子量は、92000であった。
なお、外側グリーンシート用ペーストに用いたポリビニルブチラールの分子量は、92000であった。
Ni粒子:44.6重量部と、テルピネオール:52重量部と、エチルセルロース:3重量部と、ベンゾトリアゾール:0.4重量部とを、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極パターン層用ペーストを作製した。
次いで、上記にて作製したグリーンシート用ペーストと、内部電極パターン層用ペーストと、を用い、以下のようにして、図1に示す積層セラミックチップコンデンサ2を製造した。
この内側グリーンシートの乾燥後の密度は、3.6g/cm3であった。
この外側グリーンシートの乾燥後の密度は、3.0g/cm3であった。
得られたグリーンチップを、固化乾燥することで、可塑剤を揮発させてグリーンチップを固化した。その後、以下に示すように、グリーンチップに対してバレル研磨を行った。
バレル研磨後のグリーンチップ100個について、目視にて、割れの有無を評価した。具体的には、割れにより内層部分が露出しているか否かについて評価を行い、1個でも割れが観察された場合には「×」、割れが観察されない場合には「○」とした。結果を表1に示す。
まず、バレル研磨後のグリーンチップ10個について、積層方向に平行であって、かつ、対向電極が露出していない面に平行に、グリーンチップを切断した。そして、その断面(図6(B))をグリーンチップの中央部まで研磨し、そのコーナー部VII(図7)の形状をマイクロスコープにて観察した。
そして、D/Rを求め、D/Rが0.25以上を良好とした。結果を表1に示す。
次に、得られたグリーンチップについて、脱バインダ処理、焼成及びアニールを下記の条件にて行い、焼結体を得た。
脱バインダは、昇温速度:15℃/時間、保持温度:280℃、保持時間:8時間、処理雰囲気:空気雰囲気、の条件で行った。
焼成は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:1200〜1380℃、保持時間:2時間、降温速度:300℃/時間、処理雰囲気:還元雰囲気(酸素分圧:10−6PaにN2 とH2 との混合ガスを水蒸気に通して調整した)、の条件で行った。
アニールは、保持温度:900℃、保持時間:9時間、降温速度:300℃/時間、処理雰囲気:加湿したN2ガス雰囲気、の条件で行った。焼成及びアニールにおけるガスの加湿には、ウェッターを用い、水温は35℃とした。
得られたコンデンササンプル10000個について、実体顕微鏡により、対向電極が露出していない4面を観察し、構造欠陥(カケ・チッピング)の有無を検査した。カケ・チッピング率は小さいほど好ましく、1000ppm以下を良好とした。結果を表1に示す。
しかしながら、グリーンチップ1個の質量に対するメディア1個の質量の比が大きすぎる場合(試料番号5)、D/Rの値は良好であるが、研磨中にグリーンチップが受けるメディアからの衝撃が大きいため、グリーンチップに割れが生じる傾向にある。
水平遠心バレル機の回転数を変化させることにより、遠心加速度を表2に示す値とした以外は、試料番号3と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2を示す。
一方、遠心加速度が小さい場合(試料番号6)には、D/Rの値が0.24以下となり、焼結体のカケやチッピングも多くなる傾向にある。また、遠心加速度が大きい場合(試料番号7)には、D/Rの値は良好であるが、研磨中にグリーンチップが受けるメディアからの衝撃が大きいため、グリーンチップに割れが生じる傾向にある。
グリーンチップ1個の質量に対するメディア1個の質量の比が0.42であるメディアを用い、グリーンチップ全体の体積に対するメディア全体の体積の比を表3に示す値とした以外は、試料番号3と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表3に示す。
一方、グリーンチップ全体の体積に対するメディア全体の体積の比が0、すなわち、メディアを投入せずにバレル研磨を行った場合には(試料番号14)、D/Rの値が0.24となり、焼結体のカケやチッピングも多くなる傾向にある。
バレル容器の容積に対するメディア全体の体積とグリーンチップ全体の体積とを加えた体積を表4に示す値とした以外は、試料番号10と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4を示す。
一方、上記の好ましい範囲外の場合には(試料番号15、18)、D/Rの値が0.24以下となり、焼結体のカケやチッピングも多くなる傾向にある。
外側グリーンシートおよび内側グリーンシートとに含まれるバインダ含有量を表5に示す値にした以外は、試料番号13と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表5を示す。
外側グリーンシートおよび内側グリーンシートとに含まれるバインダの分子量を表6に示す値にした以外は、試料番号13と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表6を示す。
外側グリーンシートおよび内側グリーンシートとに含まれる可塑剤量を表7に示す値にした以外は、試料番号13と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表7を示す。
外側グリーンシートおよび内側グリーンシートの乾燥密度を表8に示す値にした以外は、試料番号13と同様にして、グリーンチップを作製し、バレル研磨を行い、焼結体を作製して、実施例1と同様の評価を行った。結果を表8を示す。
4… コンデンサ素体
6… 第1外部電極
8… 第2外部電極
10… 内側誘電体層
10a… 内側グリーンシート
11… 外側誘電体層
11a… 外側グリーンシート
12… 内部電極層
12a… 内部電極パターン層
20… キャリアシート
30… 内部積層体
40… グリーン積層体
42、42a… グリーンチップ
50… 水平遠心バレル機
52… 円板
54… バレル容器
56… メディア
60… 外部電極
100… 内側誘電体層
110… 外側誘電体層
120… 内部電極層
Claims (12)
- 内部電極層と内側誘電体層とが交互に積層された内層部と、
前記内層部の積層方向の両端面に、外側誘電体層からなる外層部と、を有する積層型セラミック電子部品を製造する方法であって、
複数のメディアを投入したバレル容器内において、遠心力を利用して複数のグリーンチップを湿式研磨するバレル研磨工程を有し、
湿式研磨される前記グリーンチップ1個の質量に対する前記メディア1個の質量の比が、0.1〜6であり、かつ、前記バレル研磨工程において、前記グリーンチップを湿式研磨する際の遠心加速度が3.0〜25Gであり、
研磨後の前記グリーンチップの中央部を通り、積層方向に平行な面、かつ焼成後に前記内部電極層となる内部電極パターン層が露出していない表面に平行な断面において、研磨前の前記グリーンチップの頂点から積層方向に垂直な線を引き、該線と研磨後の前記グリーンチップの稜線との交点から該頂点までの長さをXとし、前記頂点から積層方向に平行な線を引き、該線と研磨後の前記グリーンチップの稜線との交点から該頂点までの長さをYとしたときに、前記Xおよび前記Yの平均値を、Rとし、
研磨前の前記グリーンチップの頂点と、研磨後の前記グリーンチップのコーナー部上の1点とが、互いに対角点となるような正方形を配置して、該正方形の一辺の長さをDとした場合に、
前記Rに対する前記Dの比であるD/Rが0.25以上であることを特徴とする積層型セラミック電子部品の製造方法。 - 前記バレル研磨工程において、前記グリーンチップ全体の体積に対する前記メディア全体の体積の比が、1〜99である請求項1に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記バレル研磨工程において、前記メディア全体の体積に前記グリーンチップ全体の体積を加えた体積が、前記バレル容器の容積の10〜50%である請求項1または2に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 焼成後に前記内側誘電体層となる内側グリーンシートを形成する工程と、
焼成後に前記外側誘電体層となる外側グリーンシートを形成する工程と、
前記内側グリーンシートを、前記内部電極パターン層を介して積層し、内部積層体を得る工程と、
前記内部積層体の積層方向の両端面に前記外側グリーンシートを積層し、グリーン積層体を得る工程と、
前記グリーン積層体を所定の寸法に切断して、グリーンチップを得る工程と、をさらに有する請求項1〜3のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。 - 前記外側グリーンシートに含まれるバインダ量が、前記内側グリーンシートに含まれるバインダ量以下であり、かつ、前記外側グリーンシートに含まれるセラミック粉末100重量%に対して、5〜10重量%である請求項4に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記内側グリーンシートに含まれるバインダ量が、前記外側グリーンシートに含まれるバインダ量以上であり、かつ、前記外側グリーンシートに含まれるセラミック粉末100重量%に対して、6〜10重量%である請求項4または5に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記外側グリーンシートおよび前記内側グリーンシートに含まれるバインダが、ポリビニルブチラールであって、
前記外側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量が、前記内側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量以下であり、かつ、前記外側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量が、19000〜110000である請求項4〜6のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。 - 前記外側グリーンシートおよび前記内側グリーンシートに含まれるバインダが、ポリビニルブチラールであって、
前記内側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量が、前記外側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量以上であり、かつ、前記内側グリーンシートに含まれるポリビニルブチラールの分子量が、20000〜110000である請求項4〜7のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。 - 前記外側グリーンシートに含まれる可塑剤量が、前記内側グリーンシートに含まれる可塑剤量以下であり、かつ、前記外側グリーンシートに含まれるバインダ100重量%に対して、30〜70重量%である請求項4〜8のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記内側グリーンシートに含まれる可塑剤量が、前記外側グリーンシートに含まれる可塑剤量以上であり、かつ、前記内側グリーンシートに含まれるバインダ100重量%に対して、40〜70重量%である請求項5〜8のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記外側グリーンシートの乾燥後の密度が、前記内側グリーンシートの乾燥後の密度以下であり、かつ、前記外側グリーンシートの乾燥後の密度が、3.0〜3.9g/cm3である請求項4〜10のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記内側グリーンシートの乾燥後の密度が、前記外側グリーンシートの乾燥後の密度以上であり、かつ、前記内側グリーンシートの乾燥後の密度が、3.3〜3.9g/cm3である請求項4〜11のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
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