JP4760641B2 - 電極段差吸収用印刷ペースト及び積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

電極段差吸収用印刷ペースト及び積層セラミック電子部品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、積層セラミック電子部品を製造するために用いる電極段差吸収用印刷ペーストと、該ペーストを用いた積層セラミック電子部品の製造方法と、に関する。
積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサは、通常、キャリアシート上に誘電体ペーストを用いてドクターブレード法などによりセラミックグリーンシートを形成し、この上に内部電極形成用の導電性ペーストを所定パターンで印刷し、乾燥させて内部電極パターンを形成する。その後、キャリアシートからセラミックグリーンシートを剥離し、これを所望の層数まで積層する。
ここで、積層前にセラミックグリーンシートをキャリアシートから剥離する方法と、積層圧着後にキャリアシートを剥離する方法の2種類の積層法が知られているが、両者ともに大きな違いはない。最後にこの積層体をチップ状に切断してグリーンチップが作成される。これらのグリーンチップを焼成後、外部電極を形成し積層セラミックコンデンサが得られる。
ところで近年、電子機器の軽薄短小化が進んできている。これに伴い、その電子機器に使用される積層セラミックコンデンサにおいても、より一層の小型化・高容量化が進められている。積層セラミックコンデンサを小型化・高容量化するために最も効果的な方法は、内部電極と誘電体層を双方ともに可能な限り薄くし(薄層化)、かつそれらを可能な限り多く積層する(多層化)ことである。
しかしながら、積層セラミックコンデンサのように、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとを交互に積層する場合には、セラミックグリーンシートの間に挟まれる内部電極パターンの同列上には、電極が形成されない隙間(余白パターン部分)が形成される。この余白パターン部分のために、内部電極パターンが存在する部分との間で段差を生じ、それが原因で、製品チップの変形、クラック、シート間のデラミネーションなどが問題になる。特に、コンデンサの高容量化を狙って、さらに1層あたりの誘電体層厚みを内部電極の厚み程度にまで薄くした場合、段差が生じた部分で誘電体層が切断されやすくなり、その結果、内部電極間の短絡などによるショート不良を生じ易く、不良率が増大する傾向にあった。
そこで近年、このような段差によって生じる諸問題を解決するために、内部電極(内部電極パターン)の形成に引き続き、内部電極が形成されていない隙間(余白パターン部分)に、電極段差吸収用印刷ペーストからなる余白パターン層を形成し、形成面を平坦化しつつ積層していく技術が知られている。内部電極パターンと余白パターン層は、写真フィルムのネガティブとポジティブの関係になる。
電極段差吸収用印刷ペーストとしては、セラミックグリーンシートを形成するための誘電体ペーストと同様に、有機バインダを溶剤に溶解させた有機ビヒクル中にセラミック粉末を分散させたものが用いられる。
セラミックグリーンシートを形成するための誘電体ペーストでは、有機ビヒクル中の有機バインダとして、たとえばブチラール樹脂などが使用されるが、電極段差吸収用印刷ペーストでは、これに対応する有機ビヒクル中の有機バインダとしてエチルセルロースなどが使用される。その理由は、スクリーン印刷などによる印刷適正を考慮したものである。その一方で、有機ビヒクル中の溶剤としては、ターピネオールなどが使用されてきた。
しかしながら、ターピネオールを溶剤に使用した電極段差吸収用印刷ペーストを、ブチラール樹脂を有機バインダとしたセラミックグリーンシートと組み合わせて使用した場合に、ペースト中の溶剤がセラミックグリーンシート中の有機バインダを膨潤または溶解させる、いわゆる「シートアタック」現象が生じる。
こうしたシートアタック現象は、セラミックグリーンシートの厚みが比較的厚いうちは実用上問題とならない。しかしながら、セラミックグリーンシートの厚みがたとえば5μm以下と薄い場合にシートアタック現象が生じると、電極段差吸収用印刷ペーストを印刷後にセラミックグリーンシートをPETフィルムなどのキャリアシートから剥離する際に、セラミックグリーンシートが剥がれにくくなる。セラミックグリーンシートが剥がれにくくなると、この影響を受けてセラミックグリーンシートにしわや穴、亀裂などが発生し、積層工程で正常な積層体が得られない。正常な積層体が得られないと、最終物たる積層セラミック電子部品に、ショート不良、耐電圧不良(IR劣化)や、誘電体層と内部電極層との間に層間剥離現象(デラミネーション)が発生し、歩留まりの低下を招いていた。
電極段差吸収用印刷ペーストではないが、内部電極形成用の導電性ペーストに関し、たとえば、特許文献1,2では、このシートアタック現象を改善するために、ブチラールとの相溶性が比較的に低い溶剤を使用することが提案されている。具体的には、特許文献1ではジヒドロターピネオールを用いた導電性ペーストが、特許文献2ではジヒドロターピニルアセテートを用いた導電性ペーストがそれぞれ提案されている。
しかしながら、これらジヒドロターピネオールやジヒドロターピニルアセテートを溶剤に用いても、少なからずシートアタック現象が起こってしまい、結果として、セラミックグリーンシートの厚みバラツキが発生していた。そして、この厚みバラツキに起因して、ショート不良、耐電圧不良(IR劣化)が悪化し、さらには、デラミネーションが発生してしまうという問題があった。そのため、こうした従来の電極段差吸収用印刷ペーストでは、積層セラミックコンデンサの更なる小型化・高容量化に限界があった。
これに対して、セラミックグリーンシートの更なる薄層化を可能とし、これにより積層セラミックコンデンサの更なる小型化・高容量化に対応するために、シートアタックの防止効果の高い種々の溶剤が検討されている。しかしながら、シートアタックは有効に防止できても、たとえば、電極段差吸収用印刷ペーストをスクリーン印刷などで印刷する際に使用される印刷用のスキージゴムを膨潤/変形させてしまい、結果として、印刷精度が低下してしまうという新たな問題が発生することがあった。
特開平9−17687号公報 特許2976268号公報
本発明の目的は、積層セラミック電子部品を製造するために用いられ、セラミックグリーンシートの厚みを薄層化した場合においても、シートアタックを有効に防止することができ、しかも、印刷法により印刷する際に使用される印刷用のスキージゴムを膨潤させることがなく、高精度に印刷可能な電極段差吸収用印刷ペーストを提供することである。また、本発明は、このような電極段差吸収用印刷ペーストを用いて製造され、ショート不良率が低く、高い耐電圧を有し、しかも層間剥離現象(デラミネーション)が有効に防止された積層セラミック電子部品の製造方法と、を提供することである。
本発明者等は、セラミックグリーンシートの更なる薄層化を図り、これにより積層セラミックコンデンサの更なる小型化・高容量化に対応するために、シートアタック防止効果の高い溶剤について、鋭意検討したところ、プロピレングリコールジアセテートが、電極段差吸収用印刷ペースト中にバインダとして含有される樹脂(たとえば、エチルセルロース樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂)を良好に溶解しつつ、室温においてはもちろんのこと、溶剤の乾燥温度(たとえば、40〜90℃)においても、シートアタック防止効果に優れていることを見出した。
しかし、その一方で、プロピレングリコールジアセテートは、印刷法により印刷する際に使用される印刷用のスキージゴムを膨潤/変形させてしまうという、いわゆる「スキージアタック」現象が生じることがあることも解った。これに対して、本発明者等は、更なる検討を重ねた結果、電極段差吸収用印刷ペースト中に含有させる溶剤として、プロピレングリコールジアセテートに加えて、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素を組み合わせて用いることにより、上記特性を保ちながら、スキージゴムの膨潤/変形の問題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明によれば、積層セラミック電子部品を製造するために用いる電極段差吸収用印刷ペーストであって、
ブチラール樹脂を含む厚さ5μm以下のセラミックグリーンシートと組み合わせて使用され、
セラミック粉末と、有機ビヒクルとを含み、
前記有機ビヒクル中の溶剤が、プロピレングリコールジアセテート(CHCOOCHCHCHCOOCCH)と、炭素数8〜17の脂肪族炭化水素と、を含み、かつ、
前記プロピレングリコールジアセテートと炭素数8〜17の脂肪族炭化水素との比が、重量比で、プロピレングリコールジアセテート:炭素数8〜17の脂肪族炭化水素=95:5〜70:30であることを特徴とする電極段差吸収用印刷ペーストが提供される。
好ましくは、前記有機ビヒクル中の溶剤は、前記セラミック粉末100重量部に対して、50〜240重量部含有されている。
本発明の電極段差吸収用印刷ペーストには、通常、上記溶剤とともに、有機ビヒクルの構成成分として有機バインダが含まれる。本発明においては、前記有機ビヒクル中の有機バインダが、エチルセルロース樹脂、アルキド樹脂およびアクリル樹脂を主成分とすることが好ましい。
好ましくは、前記有機ビヒクル中の有機バインダは、前記セラミック粉末100重量部に対して2.5〜16重量部含有されている。
好ましくは、前記電極段差吸収用印刷ペーストに含まれるセラミック粉末が、前記セラミックグリーンシートを形成するためのペーストに含まれるセラミック粉末と同じである。前記電極段差吸収用印刷ペーストを用いて形成される余白パターン層は、グリーンシートと共に、焼成後に一体化される部分だからである。
好ましくは、前記電極段差吸収用印刷ペーストには、セラミック粉末が、ペースト全体に対して、30〜50重量%、さらに好ましくは40〜50重量%の割合で含まれる。セラミック粉末の含有割合が少なすぎると、ペーストの粘度が小さくなり、印刷が困難になる傾向にある。また、セラミック粉末の含有割合が多すぎると、印刷厚みを薄くすることが困難になる傾向にある。
本発明の電極段差吸収用印刷ペーストは、必要に応じて可塑剤や帯電除剤等の添加剤を含有していてもよい。
また、本発明によれば、ブチラール樹脂を含む厚さ5μm以下のセラミックグリーンシートと所定パターンの電極層とを交互に複数重ねてグリーンセラミック積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記積層体を形成する前に、所定パターンの前記電極層の隙間部分には、前記電極層と実質的に同じ厚みの余白パターン層を形成し、
前記余白パターン層を形成するための電極段差吸収用印刷ペーストとして、上記いずれかの電極段差吸収用印刷ペーストを用いることを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法が提供される。
本発明において、電極段差吸収用印刷ペーストの溶剤として組み合わせて用いられるプロピレングリコールジアセテートと炭素数5〜40の脂肪族炭化水素とは、セラミックグリーンシートに有機バインダとして含まれるブチラール樹脂を溶解または膨潤させない。このため、これらの溶剤を用いた電極段差吸収用印刷ペーストを使用することにより、シートアタックを有効に防止することができる。このため、セラミックグリーンシートの厚みを、たとえば5μm以下と薄層化した場合でも、電極段差吸収用印刷ペーストを印刷後にセラミックグリーンシートをPETフィルムなどのキャリアシートから剥離するに際して、セラミックグリーンシートの剥離性が向上し、セラミックグリーンシートにしわや穴、亀裂などが発生することを効果的に抑制できる。すなわち、セラミックグリーンシートを今まで以上に薄層化しても、シートアタック現象が発生することはない。その結果、厚みが5μm以下と極めて薄いセラミックグリーンシートを適用しても正常な積層体が得られ、最終物たる積層セラミック電子部品に、ショート不良、耐電圧不良(IR劣化)や、誘電体層と内部電極層との間に層間剥離現象(デラミネーション)を発生させるおそれが少なくなる。
さらに、電極段差吸収用印刷ペーストの溶剤として、プロピレングリコールジアセテートと炭素数5〜40の脂肪族炭化水素とを所定の割合で組み合わせて用いることにより、セラミックグリーンシートへのシートアタックを有効に防止しながら、印刷法により印刷する際に使用される印刷用のスキージゴムの膨潤/変形も防止できる。そのため、高精度な印刷が可能となり、結果として、厚みバラツキの発生を防止することができる。さらには、電極段差吸収用印刷ペーストによる形成される余白パターン層の乾燥強度を向上させることもできる。
また、本発明の電極段差吸収用印刷ペーストの溶剤として組み合わせて用いられるプロピレングリコールジアセテートおよび炭素数5〜40の脂肪族炭化水素は、室温においてはもちろんのこと、溶剤の乾燥温度(たとえば、40〜90℃)においても、シートアタックを生じないという性質を有している。すなわち、本発明によれば、溶剤の乾燥時におけるシートアタックの発生を防止することもできる。特に、従来の溶剤(たとえば、ジヒドロターピネオールやジヒドロターピニルアセテート)を使用した場合においては、室温下においてはシートアタックがあまり発生しない場合でも、たとえば、40〜90℃と温度を高くした場合に、シートアタックが顕著に発生してしまうという問題があった。これに対して、本発明によれば、このような比較的に高い温度においても、シートアタックが発生しないため、溶剤の乾燥工程におけるシートアタックの発生を防止することができ、これにより、最終物たる積層セラミック電子部品の信頼性をより高くすることができる。さらには、溶剤の乾燥温度を比較的に高くすることができるため、製造効率の向上も図ることができる。
上記に加えて、溶剤として組み合わせて用いるプロピレングリコールジアセテートおよび炭素数5〜40の脂肪族炭化水素は、電極段差吸収用印刷ペーストの有機バインダとして一般的に用いられるエチルセルロース樹脂や、アルキド樹脂、アクリル樹脂を十分に溶解する(レオロジーが良好)。すなわち、これらの樹脂に対する溶解性が高い。
以上のことから、本発明の電極段差吸収用印刷ペーストは、最終物たる積層セラミック電子部品の小型化・高容量化に極めて有益である。
すなわち、本発明によれば、積層セラミック電子部品の内部電極を形成するために用いられ、シートアタックを生じず、かつ、印刷用のスキージゴムの膨潤/変形させることのない電極段差吸収用印刷ペーストと、この電極段差吸収用印刷ペーストを用いて製造され、ショート不良率が低く、高い耐電圧を有し、しかもデラミネーションが有効に防止された積層セラミック電子部品と、該積層セラミック電子部の製造方法と、を提供することができる。
本発明に係る積層セラミック電子部品としては、特に限定されないが、積層セラミックコンデンサ、積層セラミックインダクタ、積層セラミックLC部品、多層セラミック基板等が例示される。
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
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断面図、
図2(A)〜図2(C)は図1の積層セラミックコンデンサの製造工程の一部を示す断面図、
図3は本発明の一実施形態に係る電極段差吸収用印刷ペーストの印刷方法を説明するための図、
図4は印刷用のスキージゴムの膨潤状態を説明するための図、
図5(A)〜図5(C)、図6(A)〜図6(D)は本発明の実施例および比較例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤の室温におけるセラミックグリーンシートに対する相溶性を示す顕微鏡写真、
図7(A)〜図7(C)、図8(A)〜図8(C)は本発明の実施例および比較例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤の温度50℃の条件におけるセラミックグリーンシートに対する相溶性を示す写真、
図9(A)〜図9(D)は本発明の実施例および比較例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤に対するウレタン製スキージの膨潤試験の結果を示す写真である。
本実施形態では、積層セラミック電子部品として、積層セラミックコンデンサを例示して説明する。
積層セラミックコンデンサ
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1は、誘電体層2と内部電極層3とが交互に積層された構成のコンデンサ素体10を有する。このコンデンサ素体10の両側端部には、素体10の内部で交互に配置された内部電極層3と各々導通する一対の外部電極4,4が形成してある。内部電極層3は、各側端面がコンデンサ素体10の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部電極4,4は、コンデンサ素体10の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層3の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。
コンデンサ素体10の外形や寸法には特に制限はなく、用途に応じて適宜設定することができ、通常、外形はほぼ直方体形状とし、寸法は通常、縦(0.4〜5.6mm)×横(0.2〜5.0mm)×高さ(0.2〜1.9mm)程度とすることができる。
誘電体層2は、後述する図2(A)〜図2(C)に示すセラミックグリーンシート30を焼成して形成され、その材質は、特に限定されず、たとえばチタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムおよび/またはチタン酸バリウムなどの誘電体材料で構成される。誘電体層2の厚みは、本実施形態では、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2μm以下に薄層化されている。
内部電極層3は、後述する図2(B),図2(C)に示す所定パターンの導電性ペーストで構成される電極層40を焼成して形成される。内部電極層3の厚さは、好ましくは2μm以下、より好ましくは1.5μm以下に薄層化されている。
外部電極4の材質は、通常、銅や銅合金、ニッケルやニッケル合金などが用いられるが、銀や銀とパラジウムの合金なども使用することができる。外部電極4の厚みも特に限定されないが、通常10〜50μm程度である。
積層セラミックコンデンサの製造方法
次に、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の製造方法の一例を説明する。
誘電体ペーストの準備
(1)まず、焼成後に図1に示す誘電体層2を構成することになるセラミックグリーンシートを製造するために、誘電体ペーストを準備する。
本実施形態では、誘電体ペーストは、セラミック粉末(誘電体原料)と有機ビヒクルとを混練して得られる有機溶剤系ペーストで構成される。
セラミック粉末としては、複合酸化物や酸化物となる各種化合物、たとえば炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物などから適宜選択され、混合して用いることができる。セラミック粉末は、通常、平均粒子径が2.0μm以下、好ましくは0.1〜0.8μm程度の粉体として用いられる。なお、きわめて薄いセラミックグリーンシートを形成するためには、セラミックグリーンシート厚みよりも細かい粉体を使用することが望ましい。
有機ビヒクルに用いられる有機バインダは、本実施形態ではポリビニルブチラールが用いられる。そのポリビニルブチラールの重合度は、好ましくは300〜2400、より好ましくは500〜2000である。また、樹脂のブチラール化度は、好ましくは50〜81.6mol%、より好ましくは63〜80mol%であり、その残留アセチル基量は、好ましくは6%未満、より好ましくは3%以下である。また、本実施形態では、有機バインダは、一部がアセトアルデヒドによりアセタール化されたものであってもよい。
有機ビヒクルに用いられる有機溶剤も、特に限定されるものではなく、メチルエチルケトン、ブチルカルビトール、アセトン、トルエンなどが用いられる。
誘電体ペースト中の各成分の含有量は、特に限定されるものではなく、たとえば、約1〜約50重量%の溶剤を含むように、誘電体ペーストを調製することができる。
誘電体ペースト中には、必要に応じて、各種分散剤、可塑剤、誘電体、副成分化合物、ガラスフリット、絶縁体などから選択される添加物が含有されていてもよい。誘電体ペースト中に、これらの添加物を添加する場合には、総含有量を、約10重量%以下にすることが望ましい。
本実施形態では、有機ビヒクル中の有機バインダにポリビニルブチラールを用いるので、この場合の可塑剤の含有量は、有機バインダ100重量部に対して、約25〜約100重量部であることが好ましい。
セラミックグリーンシートの形成
(2)次に、この誘電体ペーストを用いて、ドクターブレード法などにより、図2(A)に示すように、キャリアシート20上に、好ましくは0.5〜30μm、より好ましくは0.5〜10μm程度の厚みで、セラミックグリーンシート30を形成する。
キャリアシート20としては、たとえばPETフィルムなどが用いられ、剥離性を改善するために、シリコーンなどがコーティングしてあるものが好ましい。キャリアシート20の厚みは、特に限定されないが、好ましくは5〜100μmである。
セラミックグリーンシート30は、キャリアシート20に形成された後に乾燥される。セラミックグリーンシート30の乾燥温度は、好ましくは50〜100℃であり、乾燥時間は、好ましくは1〜20分である。
乾燥後のセラミックグリーンシート30の厚みは、乾燥前に比較して、5〜25%の厚みに収縮する。本実施形態では、乾燥後のセラミックグリーンシート30の厚みが、5μm以下、好ましくは3μm以下、より好ましくは1.5μm以下となるように形成する。近年望まれている薄層化の要求に応えるためである。
電極層の形成
(3)次に、図2(B)に示すように、キャリアシート20上に形成されたセラミックグリーンシート30の表面に、焼成後に図1に示す内部電極層3となる所定パターンの電極層(内部電極パターン)40を形成する。
電極層40の厚さは、2μm以下、好ましくは0.5〜1.5μmである。電極層40の厚さが厚すぎると、積層数を減少せざるをえなくなり取得容量が少なくなり、高容量化しにくくなる。一方、厚みが薄すぎると均一に形成することが困難であり、電極途切れが発生しやすくなる。
電極層40の厚さは、現状の技術では前記範囲の程度であるが、電極の途切れが生じない範囲で薄い方がより望ましい。
電極層40の形成方法は、層を均一に形成できる方法であれば特に限定されないが、本実施形態では、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法が用いられる。
本実施形態で用いる導電性ペーストは、導電性粉末と有機ビヒクルとを含有する。
導電性粉末としては、特に限定されないが、Cu、Niおよびこれらの合金から選ばれる少なくとも1種で構成してあることが好ましく、より好ましくはNiまたはNi合金、さらにはこれらの混合物で構成される。
NiまたはNi合金としては、Mn、Cr、Co、Al、Pt、Au、Ru、Rh、Re、IrおよびOsから選択される少なくとも1種の元素とNiとの合金が好ましい。また、合金中のNi含有量は、好ましくは95重量%以上である。なお、NiまたはNi合金中には、P、Fe、Mgなどの各種微量成分が0.1重量%程度以下含まれていてもよい。
このような導電性粉末は、球状、リン片状等、その形状に特に制限はなく、また、これらの形状のものが混合したものであってもよい。また、導電性粉末の粒子径は、通常、球状の場合、平均粒子径が0.5μm以下、好ましくは0.01〜0.4μm程度のものを用いる。より一層確実に薄層化を実現するためである。
導電性粉末は、導電性ペースト中に、好ましくは30〜60重量%、より好ましくは40〜50重量%含まれる。
有機ビヒクルは、有機バインダと溶剤とを主成分として含有するものである。
有機バインダとしては、例えばエチルセルロース樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルコール、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリスチレン、または、これらの共重合体などが例示されるが、本実施形態ではエチルセルロース樹脂、アルキド樹脂またはアクリル樹脂を主成分とすることが好ましく、エチルセルロース樹脂を主成分とすることがより好ましい。有機バインダとしてエチルセルロース樹脂、アルキド樹脂またはアクリル樹脂を主成分とする場合の、バインダ中におけるこれらの含有量は、95重量%以上であることが好ましく、より好ましくは100重量%である。
有機バインダは、導電性ペースト中に、導電性粉末100重量部に対して、好ましくは1〜10重量部で含まれる。
溶剤としては、例えばターピネオール、ブチルカルビトール、ケロシン等公知のものはいずれも使用可能であるが、本実施形態では、プロピレングリコールジアセテート(CHCOOCHCHCHCOOCCH)と、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素と、を組み合わせたものを主成分とすることが好ましい。これらを組み合わせたものを主成分とすることで、後述する電極段差吸収用印刷ペーストにおける場合と同様の作用効果を奏することができるからである。溶剤として、プロピレングリコールジアセテートと、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素とを組み合わせて使用する場合における、これらの比率は、後述する電極段差吸収用印刷ペーストと同じ範囲とすれば良い。また、溶剤全体100重量%に対する、これらの溶剤の含有割合も、後述する電極段差吸収用印刷ペーストと同じ範囲とすれば良い。
溶剤は、導電性ペースト中に、導電性粉末100重量部に対して、好ましくは50〜150重量部、より好ましくは80〜100重量部で含まれる。溶剤量が少なすぎるとペースト粘度が高くなりすぎ、多すぎるとペースト粘度が低くなりすぎる不都合がある。
有機ビヒクル中の上記バインダ及び溶剤の合計含有量は、95重量%以上であることが好ましく、より好ましくは100重量%である。ごく微量ではあるが、バインダ及び溶剤とともに有機ビヒクル中に含有させることが可能なものとしては、可塑剤、レベリング剤などがある。
導電性ペースト中には、上記誘電体ペーストに含まれるセラミック粉末と同じセラミック粉末が共材として含まれていても良い。共材は、焼成過程において導電性粉末の焼結を抑制する作用を奏する。共材として用いるセラミック粉末は、導電性ペースト中に、導電性粉末100重量部に対して、好ましくは5〜30重量部で含まれる。共材量が少なすぎると、導電性粉末の焼結抑制効果が低下し、焼成後の内部電極層3のライン性(連続性)が悪化し、見かけの誘電率が低下する。一方で、共材量が多すぎると、焼成後の内部電極層3のライン性が悪化しやすくなり、見かけの誘電率も低下する傾向にある。
接着性の改善のために、導電性ペーストには、可塑剤が含まれてもよい。可塑剤としては、特に限定はないが、例えば、フタル酸ベンジルブチル(BBP)などのフタル酸エステル、アジピン酸、燐酸エステル、グリコール類などが例示される。可塑剤は、有機ビヒクル中の有機バインダ100重量部に対して、好ましくは25〜150重量部、より好ましくは25〜100重量部で含有される。可塑剤の添加により、そのペーストを用いて形成される電極層40の接着力は高まり、電極層40とセラミックグリーンシート30との接着力が向上する。このような効果を得るためには、可塑剤の添加量は、25重量部以上が好ましい。ただし添加量が150重量部を越えると、そのペーストを用いて形成される電極層40から過剰な可塑剤が滲み出すため好ましくない。
導電性ペーストは、上記各成分を、ボールミルなどで混練し、スラリー化することにより得ることができる。
余白パターン層の形成
(4)本実施形態では、セラミックグリーンシート30の表面に、所定パターンの電極層40を印刷法で形成した後、またはその前に、図2(B)に示す電極層40が形成されていないセラミックグリーンシート30の表面隙間(余白パターン部分50)に、図2(C)に示すように、電極層40と実質的に同じ厚みの余白パターン層60を形成する。余白パターン層60の厚さを電極層40と実質的に同じ厚みとするのは、実質的に同じでないと段差が生じるからである。
余白パターン層60の形成方法は、本実施形態では電極段差吸収用印刷ペーストを用いたスクリーン印刷法が用いられる。
本実施形態で用いる電極段差吸収用印刷ペーストは、セラミック粉末と有機ビヒクルとを含有する。
セラミック粉末は、電極段差吸収用印刷ペースト中に、好ましくは25〜70重量%、より好ましくは30〜60重量%含まれる。セラミック粉末の含有割合が少なすぎるとペースト粘度が小さくなり印刷が困難になる。また、セラミック粉末の含有割合が多すぎると、印刷厚みを薄くすることが困難になる傾向にある。
有機ビヒクルは、有機バインダと溶剤とを主成分として含有するものである。
有機バインダとしては、本実施形態ではエチルセルロース樹脂、アルキド樹脂またはアクリル樹脂を主成分とすることが好ましい。また、これらは組み合わせて用いても良い。有機バインダ中における、エチルセルロース樹脂、アルキド樹脂およびアクリル樹脂の含有量は、95重量%以上であることが好ましく、より好ましくは100重量%である。
有機バインダは、電極段差吸収用印刷ペースト中に、セラミック粉末100重量部に対して、好ましくは2.5〜16重量部で含まれる。バインダ量が多すぎても少なすぎても、レベリング、版離れ性等の印刷適正、精度が劣化する。
溶剤は、プロピレングリコールジアセテート(CHCOOCHCHCHCOOCCH)と、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素と、を組み合わせたものを主成分とする。プロピレングリコールジアセテートと、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素と、の比率は、これらの比を「プロピレングリコールジアセテート:炭素数5〜40の脂肪族炭化水素」と表した場合に、重量比で、99:1〜70:30であり、好ましくは95:5〜80:20である。プロピレングリコールジアセテートの比率が多すぎると、電極段差吸収用印刷ペーストを印刷する際に用いられる印刷用のスキージゴムが膨潤してしまい、印刷精度が低下してしまう。一方、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素の比率が多すぎると、バインダ樹脂に対する溶解性が低下してしまい、得られる電極段差吸収用印刷ペーストが不安定なものとなり、その結果、印刷精度が低下してしまう。
なお、プロピレングリコールジアセテートと組み合わせて用いられる脂肪族炭化水素は、その炭素数が5〜40であり、好ましくは8〜17、より好ましくは11〜15である。本実施形態では、脂肪族炭化水素として、炭素数13のトリデカンが特に好ましく用いることができる。また、脂肪族炭化水素としては、直鎖ものだけでなく、分子中に分岐構造を有するものであっても良い。
溶剤中における、プロピレングリコールジアセテートと炭素数5〜40の脂肪族炭化水素との合計の含有量は、溶剤全体100重量%に対して、95重量%以上であることが好ましく、より好ましくは100重量%である。微量であるが、これらの溶剤と組み合わせて用いることが可能な溶剤としては、ターピネオール、ジヒドロターピネオールなどがある。
本実施形態において、溶剤として組み合わせて用いられるプロピレングリコールジアセテートと炭素数5〜40の脂肪族炭化水素とは、有機バインダとしてのエチルセルロース樹脂や、アルキド樹脂、アクリル樹脂を十分に溶解する。すなわち、これらの樹脂に対する溶解性が高く、得られる電極段差吸収用印刷ペーストを安定なものとすることができる。
溶剤は、電極段差吸収用印刷ペースト中に、セラミック粉末100重量部に対して、好ましくは50〜240重量部、より好ましくは80〜200重量部で含まれる。溶剤量が少なすぎると粘度が高く印刷適正、精度が悪化し厚さが厚くなる。多すぎると粘度が低く、スクリーンメッシュからペーストが垂れ、印刷適正、精度が悪化する不都合がある。
また、電極段差吸収用印刷ペーストには、分散剤、可塑剤および/または粘着剤、帯電除剤、といった各種添加剤が含有されても良い。
分散剤としては、特に限定はないが、たとえば、エステル系重合体、カルボン酸といった高分子材料が用いられ、その含有量は、セラミック粉末100重量部に対して、好ましくは0.25〜1.5重量部、さらに好ましくは0.5〜1.0質量部含有される事が好ましい。
可塑剤としては、特に限定はないが、例えば、フタル酸ベンジルブチル(BBP)などのフタル酸エステル、アジピン酸、燐酸エステル、グリコール類などが例示される。本実施形態では、好ましくは、アジピン酸ジオクチル(DOA)、フタル酸ブチルブチレングリコール(BPBG)、フタル酸ジドデシル(DDP)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ベンジルブチル(BBP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、セバシン酸ジブチルなどが用いられる。中でも、フタル酸ジオクチル(DOP)が特に好ましい。可塑剤の含有量は、有機ビヒクル中のバインダ100重量部に対して、10〜200重量部、さらに好ましくは50〜100重量部で含有されることが望ましい。
帯電除剤としては、特に限定はないが、例えば、イミダゾリン系帯電除剤などが用いられ、その含有量は、セラミック粉末100重量部に対して0.1〜0.75重量部、さらに好ましくは0.25〜0.5重量部で含有されることが好ましい。
電極段差吸収用印刷ペーストは、上記各成分を、ボールミルなどで混練し、スラリー化することにより得ることができる。
この電極段差吸収用印刷ペーストは、図2(B)に示す電極層40間の余白パターン部分50に印刷される。
本実施形態では、図3に示す印刷用のスキージゴム12、所定パターンのスクリーン14および電極段差吸収用印刷ペースト16を用いて、スクリーン印刷を行い、余白パターン部分50に、余白パターン層60を形成する。具体的には、まず、セラミックグリーンシート上に所定の印刷パターンを有するスクリーン14をセットし、次いで、このスクリーン14上に電極段差吸収用印刷ペースト16を載せる。そして、印刷用のスキージゴム12を図3に示す矢印の方向に移動させることにより、スクリーン14上に載せた電極段差吸収用印刷ペースト16を掻き取りつつ、グリーンシート上の余白パターン部分50に、余白パターン層60を印刷する。なお、余白パターン層60の印刷は、電極層40を形成した後でも良いし、あるいは電極層40を形成する前でも良い。また、電極段差吸収用印刷ペースト16としては、上記にて調製した電極段差吸収用印刷ペーストを使用する。
印刷用のスキージゴム12を構成する材質としては特に限定されないが、ポリウレタンが好ましく用いられる。
本実施形態では、電極段差吸収用印刷ペーストを構成する溶剤として、プロピレングリコールジアセテートと炭素数5〜40の脂肪族炭化水素とを組み合わせて用いるため、電極段差吸収用印刷ペーストを、印刷法により印刷する際に使用される印刷用のスキージゴム12の膨潤を有効に防止することができる。特に、電極段差吸収用印刷ペーストを構成する溶剤として、印刷用のスキージゴム12を膨潤させるものを使用してしまうと、印刷開始時には、図4(A)に示すように、スクリーンとの接触部分が平坦になっていても、複数回の印刷を繰り返すと、膨潤により、図4(B)に示すように、スクリーンとの接触部分が丸みを帯びてしまい、その結果、印刷ムラ(厚みバラツキ)が発生してしまう。なお、図4(A)、図4(B)は、印刷用のスキージゴム12を、スキージゴム12の進行方向に向かって見た場合における模式図であり、具体的には、スクリーンとの接触部分付近を模式的に示した図である。ここにおいて、図4(A)は、膨潤していないスキージゴム12を示す模式図であり、図4(B)は、溶剤により膨潤した状態のスキージゴム12を示す模式図である。
これに対して、本実施形態では、電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤を上記のような構成とすることにより、このような問題を有効に解決するものである。
特に、本発明者等は、セラミックグリーンシートの更なる薄層化を可能とするために、シートアタックの発生しない溶剤について検討したところ、プロピレングリコールジアセテートが、有機バインダ(たとえば、エチルセルロース樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂)を良好に溶解し、かつ、室温においてはもちろんのこと、溶剤の乾燥温度(たとえば、40〜90℃)においても、シートアタックを有効に防止できることを見出した。しかし、その一方で、プロピレングリコールジアセテートを単独で用いると、印刷用のスキージゴム12を膨潤させてしまうことがあることも解った。すなわち、プロピレングリコールジアセテートを単独で用い、印刷を複数回行うと、図4(B)に示すように、スキージゴム12が、膨潤/変形してしまい、スクリーンとの接触部分が丸みを帯びてしまうことがあることが解った。
これに対して、本発明者等は、溶剤として、プロピレングリコールジアセテートに、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素を所定量加え、これらを組み合わせて用いることにより、有機バインダの溶解性およびシートアタック防止効果を良好に保ちながら、スキージゴム12の膨潤/変形の防止を可能とするものである。しかも、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素は、電極段差吸収用印刷ペースト中に含有されるセラミック粉末の分散性を向上させる効果も有している。そのため、炭素数5〜40の脂肪族炭化水素を添加することにより、セラミック粉末の分散性が向上し、これにより、得られる電極段差吸収用印刷ペーストの安定性を良好なものとすることができる。
余白パターン層60は、セラミックグリーンシート上に形成された後、溶剤を除去するために、好ましくは、温度40〜90℃の条件にて乾燥される。なお、乾燥は、電極層40とともに行っても良いし、別々に行っても良い。
本実施形態では、電極段差吸収用印刷ペーストを構成する溶剤として、プロピレングリコールジアセテートと炭素数5〜40の脂肪族炭化水素とを組み合わせた溶剤を使用するため、スクリーン印刷による、余白パターン層60形成時におけるセラミックグリーンシートへのシートアタック(すなわち、室温におけるシートアタック)を防止できることに加え、余白パターン層60乾燥時におけるシートアタック(すなわち、高温条件におけるシートアタック)についても、有効に防止することができる。そのため、セラミックグリーンシートの厚みを、5μm以下、好ましくは3μm以下、より好ましくは1.5μm以下とした場合でも、正常な積層体が得られ、最終物たる積層セラミックコンデンサ1に、ショート不良、耐電圧不良(IR劣化)や、誘電体層2と内部電極層3との間に層間剥離現象(デラミネーション)を発生させるおそれが少なくなる。
しかも、高温条件におけるシートアタックを防止できるため、溶剤の乾燥温度を比較的に高くすることができ、製造効率の向上も図ることもできる。
グリーンチップの作製、焼成など
(5)次に、以上のような、所定パターンの電極層40と余白パターン層60が表面に形成されたセラミックグリーンシート30を複数積層して、グリーンチップを作製し、脱バインダ工程、焼成工程、必要に応じて行われるアニール工程を経て形成された、焼結体で構成されるコンデンサ素体10に、外部電極用ペーストを印刷または転写して焼成し、外部電極4,4を形成して、積層セラミックコンデンサ1が製造される。
その他の実施形態
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。
たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る積層セラミック電子部品として積層セラミックコンデンサを例示したが、本発明に係る積層セラミック電子部品としては、積層セラミックコンデンサに限定されず、多層セラミック基板などにも適用できることは勿論である。
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例1
まず、セラミックグリーンシートを形成するための誘電体ペーストを作製した。
誘電体ペーストの作製
BaTiO系セラミック粉末と、有機バインダとしてのポリビニルブチラール(PVB)と、溶媒としてのメタノールを準備した。次に、セラミック粉末100重量部に対して、10重量部の有機バインダと、150重量部の溶媒とをそれぞれ秤量し、ボールミルで混練し、スラリー化して誘電体ペーストを得た。
セラミックグリーンシートの作製
PETフィルム上に上記誘電体ペーストをドクターブレード法により、所定厚みで塗布し、乾燥することで、乾燥後の厚みが3μmのセラミックグリーンシートを形成した。
溶剤とセラミックグリーンシートとの相溶性試験(室温、滴下)
上記にて作製したセラミックグリーンシートをPETフィルムから剥離し、次いで、両面テープによりスライドガラス上に貼り付けた。次いで、スライドガラス上に貼り付けたセラミックグリーンシートに、表1に示す各溶剤を室温(25℃)条件下にて滴下して、その後、室温で溶剤を自然乾燥させ、乾燥後のセラミックグリーンシート表面を顕微鏡で観察することにより、室温における相溶性を評価した。なお、各溶剤の滴下は、まず、針金の先端を溶剤にディップさせ、次いで、ディップした溶剤をシート上に滴下することにより行った。
溶剤としては、以下の表1に示す各溶剤を使用し、各溶剤を滴下した後のセラミックグリーンシートの表面の顕微鏡写真を、それぞれ、表1に記載された各図に示した。なお、表1中、各溶剤の比率は重量比で示した(表2〜表4においても同様)。
図6(B)〜図6(D)より、セラミックグリーンシート上に、ターピネオール(図6(B))、ジヒドロターピネオール(図6(C))、ジヒドロターピニルアセテート(図6(D))を滴下した場合には、セラミックグリーンシートが膨潤してしまい、セラミックグリーンシート表面の広範囲に渡り、しわが発生する結果となった。
これに対して、図5(A)〜図5(C)より、溶剤としてプロピレングリコールジアセテートとトリデカンとを組み合わせて使用した場合には、セラミックグリーンシートの膨潤が発生しないことが確認できる。なお、図5(A)〜図5(C)および図6中における、PGDAはプロピレングリコールジアセテートを意味する(図7〜図9においても同様)。
溶剤とセラミックグリーンシートとの相溶性試験(50℃、浸漬)
上記にて作製したセラミックグリーンシートを、PETフィルム上に形成されたままの状態で、表2に示す各溶剤中に浸漬させ(各溶剤は、所定のサンプル瓶に予め入れておいた。)、次いで、浸漬させたシートを温度50℃とした恒温槽中に入れ、4時間放置した。その後、恒温槽中から、各シートサンプルの入ったサンプル瓶を取り出し、50℃、4時間放置後の各シートサンプルの状態を観察した。
溶剤としては、以下の表2に示す各溶剤を使用し、各溶剤に浸漬させた後のセラミックグリーンシートの写真を、それぞれ、表2に記載された各図に示した。
図8(B)、図8(C)より、セラミックグリーンシートを50℃の条件でターピネオール中(図8(B))およびジヒドロターピネオール(図8(C))中に浸漬させた場合には、セラミックグリーンシートが膨潤してしまい、PETフィルムから剥離する結果となった。
これに対して、図7(A)〜図7(C)より、溶剤としてプロピレングリコールジアセテートとトリデカンとを組み合わせて使用した場合には、50℃の条件でセラミックグリーンシートを浸漬させた場合でも、膨潤が全く発生しないことが確認できる。
以上の結果より、所定量のプロピレングリコールジアセテートと所定量のトリデカンとを組み合わせることにより構成される溶剤は、セラミックグリーンシートに使用される有機バインダとしてのブチラール樹脂に対する相溶性が極めて低く、特に、室温条件だけでなく、高温条件(本実施例では、50℃)においても、シートアタックを有効に防止できることが確認できる。
なお、図6(A)、図8(A)からも確認できるように、溶剤としてプロピレングリコールジアセテートのみを単独で使用した場合においても、セラミックグリーンシートの膨潤が発生しない結果となった。しかしながら、プロピレングリコールジアセテートのみを単独で使用した場合には、後に説明するスキージの膨潤試験において、スキージを膨潤させる結果となり、そのため、この場合には、印刷精度に劣る結果となる(たとえば、厚みバラツキが大きくなる)と考えられる。
実施例2
ウレタン製スキージの膨潤試験
ウレタン製スキージの膨潤試験は、ウレタン製スキージ表面に、表3に示す各溶剤を滴下し、60分間放置し、その後、ウレタン製スキージについてトルエンによる洗浄および乾燥を行い、乾燥後のウレタン製スキージ表面における溶剤の跡を観察することにより行った。
溶剤としては、以下の表3に示す各溶剤を使用し、膨潤試験後のウレタン製スキージの写真を、それぞれ、表3に記載された各図に示した。
図9(A)〜図9(C)より、溶剤としてプロピレングリコールジアセテートとトリデカンとを組み合わせて使用した場合には、ウレタン製スキージの膨潤が全く発生しないことが確認できる。一方で、図9(D)より、溶剤としてプロピレングリコールジアセテートのみを使用した場合には、ウレタン製スキージが膨潤する結果となった。
実施例3
電極段差吸収用印刷ペーストの作製
電極段差吸収用印刷ペーストを作製するための有機ビヒクルを、次の方法により調製した。
すなわち、まず、有機バインダとしてのエチルセルロースと、表4に示す各溶剤を準備した。次に、溶剤100重量部に対して8重量部のエチルセルロースを溶解させて、有機ビヒクルを調製した。
次いで、セラミック粉末としての平均粒径が0.5μmのBaTiO系セラミック粉末を準備し、このBaTiO系セラミック粉末100重量部に対して、上記にて準備した有機ビヒクルを75重量部添加し、ボールミルで混練し、スラリー化して電極段差吸収用印刷ペーストを得た。
試験用試料の作製
PETフィルム上に実施例1で作製した誘電体ペーストをドクターブレード法によって、所定厚みで塗布し、乾燥することで、厚みが3μmのセラミックグリーンシートを形成した。
次に、得られたセラミックグリーンシートの上に、上記にて作製した電極段差吸収用印刷ペーストのうち、本発明の実施例である、プロピレングリコールジアセテートとトリデカンとを組み合わせて使用した電極段差吸収用印刷ペースト(表4の試料番号1)を用いて、スクリーン印刷法によって所定パターンで形成し、乾燥し、厚さ約1.5μmの余白パターン層を持つセラミックグリーンシート(試験用試料)を得た。
試験用試料の評価
得られた試験用試料を用い、「シートアタックの有無」と、「セラミックグリーンシートからのPETフィルムの剥離性」を評価した。
「シートアタックの有無」は、セラミックグリーンシートの余白パターン層側とは反対面(PETフィルムに接する面)を電子顕微鏡(SEM)により観察し、変形度合いと色合いによりセラミックグリーンシートの溶解度合いを確認することにより行った。その結果、セラミックグリーンシートの溶解を観察できなかった。
「セラミックグリーンシートからのPETフィルムの剥離性」については、試験用試料からPETフィルムを剥がす際の剥離強度を測定することにより行った。剥離強度の測定は、9cm×20cmのPET付グリーンシートの端(剥離のきっかけを作るのりしろ部分)にロードセルを粘着テープでつけて、上に移動させながら荷重(負荷)を計るようにして行った。その結果、剥離強度が0.57gf以下と適正な値を示した。これにより、セラミックグリーンシートに対する必要な保持力を維持できるとともに、剥離作業の効率性が期待できる。
導電性ペーストの作製
次いで、図1に示す積層セラミックチップコンデンサ試料を作製するために、図1に示す内部電極層3を形成するための導電性ペーストを、以下の方法により作製した。
すなわち、まず、導電性粉末としての平均粒径が0.3μmのNi粒子と、バインダとしてのエチルセルロースと、溶剤と、を準備した。なお、溶剤としては、プロピレングリコールジアセテートとトリデカンとを「プロピレングリコールジアセテート:トリデカン」=90:10の比率(重量比)で組み合わせたものを使用した。次いで、溶剤100重量部に対して8重量部のバインダを溶解させて、有機ビヒクルを準備した。そして、導電性粉末100重量部に対して、50重量部の有機ビヒクルを添加し、ボールミルで混練し、スラリー化して導電性ペーストを得た。
積層セラミックチップコンデンサ試料の作製
次いで、実施例1で作製した誘電体ペーストと、上記にて作製した電極段差吸収用印刷ペーストおよび導電性ペーストと、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1を製造した。
まず、PETフィルム上に誘電体ペーストをドクターブレード法によって、所定厚みで塗布し、乾燥することで、厚みが20μmの外装用グリーンシートを作製した。また同様に厚みが3μmの内装用セラミックグリーンシートを作製した。本実施例では、この外装用グリーンシート5枚(100μm)で内装用グリーンシートを挟むような構成とする。内装用セラミックグリーンシートを第1グリーンシートとし、これを複数枚、準備した。
次に、得られた第1グリーンシートの上に、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法により厚さ約1.5μmの電極層(内部電極パターン)40(図2(B)参照)を形成した後、第1グリーンシート上の前記電極層40が形成されていない余白パターン部分50(図2(B)参照)に、電極段差吸収用印刷ペーストを用いたスクリーン印刷法により電極層40と実質的に同じ厚みの余白パターン層60(図2(C)参照)を形成し、乾燥することにより、図2(C)に示すような電極層40及び余白パターン層60を持つセラミックグリーンシート30を得た。本実施例では、このセラミックグリーンシート30を第2グリーンシートとし、これを複数枚、準備した。
次に、外装用グリーンシートを厚さが100μmになるまで積層してグリーンシート群を形成した。このグリーンシート群の上に、第2グリーンシートを200枚積層し、この上にさらに、外装用グリーンシート群を積層、形成し、温度60℃及び圧力1.0トン/cmの条件で加熱・加圧してグリーンセラミック積層体を得た。
次に、得られた積層体を所定サイズに切断した後、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NとH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。
次に、得られた焼結体の端面をサンドブラストにて研磨した後、In−Ga合金を塗布して、試験用電極を形成し、積層セラミックチップコンデンサ試料を得た。
コンデンサ試料のサイズは、縦1.6mm×横0.8mm×高さ0.8mmであり、一対の内部電極層間に挟まれる誘電体層2の厚みは約2μm、内部電極層3の厚みは1.5μmであった。
コンデンサ試料の評価
得られたコンデンサ試料のショート不良特性、耐電圧特性(IR特性)及びデラミネーションの有無を評価した。
ショート不良特性については、絶縁抵抗計(HEWLETT PACKARD社製 E2377Aマルチメータ)を用いて25℃においてDC10Vを60秒印加した後の絶縁抵抗値を測定し、10Ω以下をショート不良とした。
耐電圧特性(IR特性)については、定格電圧(6.3V)の12倍の直流電圧を3秒印加し、抵抗が10Ω未満のコンデンサ試料を故障と判断し、平均故障率(故障となったコンデンサ試料の割合)を求めた。
デラミネーションの有無については、コンデンサ試料100個を研磨し、電子顕微鏡にて内部観察することにより評価した。
結果を表4に示す。
表4に示すように、溶剤として、プロピレングリコールジアセテートとトリデカンとを組み合わせて使用した電極段差吸収用印刷ペーストを用いて作製されたコンデンサ試料(試料番号1)は、ターピネオールやジヒドロターピネオールを含む電極段差吸収用印刷ペーストを用いて作製されたコンデンサ試料と比較して、ショート不良、故障率、デラミネーションのいずれを見ても飛躍的に向上していることが確認できる。ジヒドロターピニルアセテートを含む電極段差吸収用印刷ペーストを用いて作製されたコンデンサ試料と比較した場合についても、上記性能の向上が認められる。すなわち、本発明の実施例試料については、比較例試料と比較して、信頼性の向上が確認できた。
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断面図である。 図2(A)〜図2(C)は図1の積層セラミックコンデンサの製造工程の一部を示す断面図である。 図3は本発明の一実施形態に係る電極段差吸収用印刷ペーストの印刷方法を説明するための図である。 図4は印刷用のスキージゴムの膨潤状態を説明するための図である。 図5(A)〜図5(C)は本発明の実施例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤の室温におけるセラミックグリーンシートに対する相溶性を示す顕微鏡写真である。 図6(A)〜図6(D)は比較例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤の室温におけるセラミックグリーンシートに対する相溶性を示す顕微鏡写真である。 図7(A)〜図7(C)は本発明の実施例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤の温度50℃の条件におけるセラミックグリーンシートに対する相溶性を示す写真である。 図8(A)〜図8(C)は比較例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤の温度50℃の条件におけるセラミックグリーンシートに対する相溶性を示す写真である。 図9(A)〜図9(D)は本発明の実施例および比較例に係る電極段差吸収用印刷ペーストに含有される溶剤に対するウレタン製スキージの膨潤試験の結果を示す写真である。
符号の説明
1… 積層セラミックコンデンサ
10… コンデンサ素体
2… 誘電体層
3… 内部電極層
4… 外部電極
12… スキージゴム
14… スクリーン
16… 電極段差吸収用印刷ペースト
20… キャリアシート
30… セラミックグリーンシート
40… 電極層(内部電極パターン)
50… 余白パターン部分
60… 余白パターン層

Claims (7)

  1. 積層セラミック電子部品を製造するために用いる電極段差吸収用印刷ペーストであって、
    ブチラール樹脂を含む厚さ5μm以下のセラミックグリーンシートと組み合わせて使用され、
    セラミック粉末と、有機ビヒクルとを含み、
    前記有機ビヒクル中の溶剤が、プロピレングリコールジアセテートと、炭素数8〜17の脂肪族炭化水素と、を含み、かつ、
    前記プロピレングリコールジアセテートと炭素数8〜17の脂肪族炭化水素との比が、重量比で、プロピレングリコールジアセテート:炭素数8〜17の脂肪族炭化水素=95:5〜70:30であることを特徴とする電極段差吸収用印刷ペースト。
  2. 前記有機ビヒクル中の溶剤が、前記セラミック粉末100重量部に対して、50〜240重量部含有されている請求項1に記載の電極段差吸収用印刷ペースト。
  3. 前記有機ビヒクル中の有機バインダが、エチルセルロース樹脂、アルキド樹脂およびアクリル樹脂から選択される1種以上を主成分とする請求項1または2に記載の電極段差吸収用印刷ペースト。
  4. 前記有機ビヒクル中の有機バインダが、前記セラミック粉末100重量部に対して2.5〜16重量部含有されている請求項1〜3のいずれかに記載の電極段差吸収用印刷ペースト。
  5. 前記セラミック粉末が、前記セラミックグリーンシートを形成するためのペーストに含まれるセラミック粉末と同じである請求項1〜4のいずれかに記載の電極段差吸収用印刷ペースト。
  6. ブチラール樹脂を含む厚さ5μm以下のセラミックグリーンシートと所定パターンの電極層とを交互に複数重ねてグリーンセラミック積層体を形成する工程と、
    前記積層体を焼成する工程と、を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
    前記積層体を形成する前に、所定パターンの前記電極層の隙間部分には、前記電極層と実質的に同じ厚みの余白パターン層を形成し、
    前記余白パターン層を形成するための電極段差吸収用印刷ペーストとして、請求項1〜5のいずれかに記載の電極段差吸収用印刷ペーストを用いることを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
  7. 前記電極段差吸収用印刷ペーストに含まれるセラミック粉末が、前記グリーンシートを形成するためのペーストに含まれるセラミック粉末と同じである請求項6に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
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