JP4788432B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法、およびセラミックグリーンシートの積層プレス装置 - Google Patents
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画像処理によって、搬送板に対するセラミックグリーンシートの位置決めを行い、位置決め後の前記セラミックグリーンシートを前記搬送板に密着保持させる工程と、
少なくとも一層のセラミックグリーンシートを含む積層体に対して、前記搬送板に密着保持された前記セラミックグリーンシートの特定領域をプレスする第1プレス工程と、
前記特定領域を含む前記セラミックグリーンシートの全体を金型でプレスする第2プレス工程とを有する。
少なくとも一層のセラミックグリーンシートを含む積層体をプレスするための金型と、
セラミックグリーンシートを、前記金型の型内部に設置された前記積層体に対して前記セラミックグリーンシートをプレスするための位置へ搬送し、前記セラミックグリーンシートを前記積層体に対してプレスするための搬送板と、
前記搬送板に対する前記セラミックグリーンシートの位置決めを行うための画像処理機構と、を有し、
前記搬送板が、前記セラミックグリーンシートを密着保持するための保持面を有し、
前記保持面が、前記保持面から突出している凸部を有する。
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概略断面図、
図2は、本発明の一実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層プレス装置(第1プレス工程前)、
図3は、本発明の一実施形態に係る第1プレス工程後の積層体の概略断面図、
図4は、本発明の一実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層プレス装置(第1プレスの状態)、
図5は、本発明の一実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層プレス装置(第1プレス工程直後の状態)、
図6は、本発明の一実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層プレス装置(第2プレスの状態)、
図7は、本発明の一実施形態に係る、第1プレス工程における特定領域と、セラミックグリーンシートとの位置関係を示す模式図、
図8は、積層体内に形成されるボイドの模式図である。
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2は、誘電体層10と内部電極層12とが交互に複数積層された構成のコンデンサ素子本体4を有する。コンデンサ素子本体4の両端部には、素子本体4の内部で交互に配置された内部電極層12と各々導通する一対の外部電極6、8が形成してある。コンデンサ素子本体4の形状に特に制限はないが、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよいが、通常、(0.4〜6.0)[mm]×(0.2〜5.4)[mm]×(0.2〜5.0)[mm]程度である。
図1に示す誘電体層10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。
図1に示す内部電極層12を構成することになる内部電極層用ペーストを製造する。
キャリアフィルム上に形成されたセラミックグリーンシートの表面に、内部電極層12となる内部電極パターンを形成する。内部電極パターンの形成方法は、内部電極パターンを均一に形成できる方法であれば特に限定されないが、スクリーン印刷法や転写法などが用いられる。
次に、本発明の一実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層プレス装置について説明する。
本発明の実施形態に係るセラミックグリーンシートの積層プレス装置を用いて、電極層用ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、内層用積層体を得る。また、電極層用ペーストが印刷されていないグリーンシートを積層し、外層用積層体を得る。
雰囲気 :加湿したN2 とH2 との混合ガス。
保持温度:200〜600℃、
保持時間:0.5〜20時間、
昇温速度:5〜300℃/時間。
保持温度:1100〜1300℃、
保持時間:0.5〜8時間、
昇温速度:50〜500℃/時間、
冷却速度:50〜500℃/時間、
雰囲気:加湿したN2 とH2 との混合ガス等。
保持時間:0〜6時間、
冷却速度:50〜500[℃]/時間、
雰囲気用ガス:加湿したN2 ガス等。
コンデンサ素子本体4に対して、例えばバレル研磨、サンドプラスト等にて端面研磨を施し、端子電極用ペーストを焼きつけて端子電極6,8が形成される。端子電極用ペーストの焼成条件は、例えば、加湿したN2 とH2 との混合ガス中で600〜800[℃]にて10分間〜1時間程度とすることが好ましい。そして、必要に応じ、端子電極6,8上にめっき等を行うことによりパッド層を形成する。なお、端子電極用ペーストは、上記した電極層用ペーストと同様にして調製すればよい。
下記の各ペーストを調製した。
粒径0.1〜1μmのBaTiO3 、(MgCO3 )4 ・Mg(OH)2 ・5H2 O、MnCO3 、BaCO3 、CaCO3 、SiO2 、Y2 O3 等の粉末を、焼成により、BaTiO3 として100モル%、MgOに換算して2モル%、MnOに換算して0.2モル%、BaOに換算して3モル%、CaOに換算して3モル%、SiO2 に換算して6モル%、Y2 O3 として2モル%の組成となるように混合し、ボールミルにより16時間湿式混合し、次いで、スプレードライヤーで乾燥させて誘電体原料とした。この誘電体原料100重量部と、アクリル樹脂4.8重量部、塩化メチレン40重量部、トリクロロエタン20重量部、ミネラルスピリット6重量部およびアセトン4重量部とをボールミルで混合してペースト化した。
平均粒径0.8μmのNi粒子100重量部と、有機ビヒクル(エチルセルロース樹脂8重量部をブチルカルビトール92重量部に溶解したもの)40重量部およびブチルカルビトール10重量部とを3本ロールにより混練し、ペースト化した。
平均粒径0.5μmのCu粒子100重量部と、有機ビヒクル(エチルセルロース樹脂8重量部をブチルカルビトール92重量部に溶解したもの)35重量部およびブチルカルビトール7重量部とを混練し、ペースト化した。
ドクターブレード法により、キャリアフィルム30上に上記誘電体層用ペーストを塗布して、厚さ2μmのグリーンシート31を得た。そのグリーンシート31を、図2〜6に示す積層プレス法で、次々と積層して、300層の誘電体グリーンシート層を持つグリーンチップを得た。なお、内層用積層体を構成するグリーンシート31の表面には、内部電極パターンが印刷してあった。
次に、得られたグリーンチップを常法に従って切断、脱バインダ処理後、還元雰囲気中で1240℃、2時間焼成を行った。焼成後、誘電体層の再酸化を目的としてアニール処理を行い、コンデンサ素体を得た。
S1/S0を表1に示す値としたこと以外は、試料1と同じ条件下で、試料2〜5の積層セラミックコンデンサのサンプルを得た。また、試料2〜5において、試料1と同じ条件下で、第1プレスにおける加圧跡、積層ズレ、ボイド、ショート不良率について評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように、試料1〜3と、試料4、5とを比較することで、第1プレス工程においてプレスした略中心部の面積S1と、セラミックグリーンシート31全体の面積S0との比S1/S0が、0.01<S1/S0<0.7、好ましくは0.02≦S1/S0≦0.5であるとき、ボイドがなく、ショート不良率の低い積層セラミックコンデンサを作製できることが確認された。また、0.01<S1/S0<0.7、好ましくは0.02≦S1/S0≦0.5であるとき、第1プレスにおける加圧跡がなく、積層ズレが小さいことも確認された。試料4では、S1/S0=0.01であったため、積層ズレが大きかった。また、試料5では、S1/S0=0.7であったため、ボイドが形成された。
第1プレス工程における圧力P1およびS1/S0を表1に示す値としたこと以外は、試料1と同じ条件下で、試料7〜10の積層セラミックコンデンサのサンプルを得た。また、試料7〜10において、試料1と同じ条件下で、第1プレスにおけるボイド、加圧跡、積層ズレ、ショート不良率について評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように、試料1、7と、試料8〜10とを比較することで、第1プレス工程における圧力P1が、5.0×104[Pa]<P1<1.0×106[Pa]、好ましくは1.0×105[Pa]≦P1≦5.0×105[Pa]であるとき、ボイドがなく、ショート不良率の低い積層セラミックコンデンサを作製できることが確認された。また、1.0×105[Pa]≦P1≦5.0×105[Pa]であるとき、第1プレスにおける加圧跡がなく、積層ズレが小さいことも確認された。試料8では、P1=5.0×104[Pa]であったため、積層ズレが大きかった。また、試料9、10では、P1が大き過ぎたため、第1プレスにおいて加圧跡が付いてしまい、また、ショート不良率が高かった。
t1およびS1/S0を表2に示す値としたこと以外は、試料1と同じ条件下で、試料11〜16の積層セラミックコンデンサのサンプルを得た。また、試料11〜16において、試料1と同じ条件下で、第1プレスにおける加圧跡、積層ズレ、ボイド、ショート不良率について評価した。結果を表2に示す。
表2に示すように、試料11〜14と、試料15、16とを比較することで、凸部33の突出高さt1≦30[μm]であるとき、ボイド、加圧跡がなく、積層ズレが小さく、ショート不良率が低いことが確認された。試料15では、t1=0であったため、ボイドが形成され、ショート不良率が高かった。また、試料16では、ボイドの発生はなく、積層ズレが小さかった。しかし、試料16では、t1=40[μm]であったため、第1プレスにおいて加圧跡が付いてしまった。
凸部33を構成する部材、および凸部33の突出高さt1を表3に示す通りとしたこと以外は、試料1と同じ条件下で、試料17〜20の積層セラミックコンデンサのサンプルを得た。また、試料17〜20において、実施例1と同じ条件下で、第1プレスにおける加圧跡、積層ズレ、ボイド、ショート不良率について評価した。結果を表3に示す。
4… コンデンサ素体
6、8… 端子電極
10… 誘電体層
12… 内部電極層
18… 積層プレス装置
20… 上金型
21… 下金型
24… 搬送板
28、30… キャリアフィルム
29… 積層体
31… セラミックグリーンシート
32… 保持面
33… 凸部
34… 凸部の表面
70… ボイド
72… 凸部のない搬送板
74… 凸部のない保持面
80… 特定領域
82… セラミックグリーンシートの中心部
Claims (8)
- 画像処理によって、搬送板に対するセラミックグリーンシートの位置決めを行い、位置決め後の前記セラミックグリーンシートを前記搬送板に密着保持させる工程と、
少なくとも一層のセラミックグリーンシートを含む積層体に対して、前記搬送板に密着保持された前記セラミックグリーンシートの中心部である特定領域をプレスする第1プレス工程と、
前記特定領域を含む前記セラミックグリーンシートの全体を金型でプレスする第2プレス工程とを有し、
前記セラミックグリーンシートの前記特定領域の面積S1と、前記セラミックグリーンシート全体の面積S0との比S 1 /S 0 が、0.02≦S 1 /S 0 ≦0.5であ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。 - 前記積層体および前記セラミックグリーンシートの少なくともいずれか1つには、内部電極層が形成されてい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。
- 前記特定領域の面積S1が1.0[cm2]≦S1≦50[cm2]であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記第1プレス工程において、前記特定領域のみをプレスする圧力P1が、5.0×104[Pa]<P1<1.0×106[Pa]であり、前記第2プレス工程において、前記セラミックグリーンシートの全体をプレスする圧力P 2 が、3.0×10 6 [Pa]≦P 2 ≦1.0×10 7 [Pa]であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記凸部が、前記セラミックグリーンシートの硬度以下であるポリエチレンテレフタラートで構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 少なくとも一層のセラミックグリーンシートを含む積層体をプレスするための金型と、
セラミックグリーンシートを、前記金型の型内部に設置された前記積層体に対して前記セラミックグリーンシートをプレスするための位置へ搬送し、前記セラミックグリーンシートを前記積層体に対してプレスするための搬送板と、
前記搬送板に対する前記セラミックグリーンシートの位置決めを行うための画像処理機構と、を有し、
前記搬送板が、前記セラミックグリーンシートを密着保持するための保持面を有し、
前記保持面が、前記保持面から突出している凸部を有し、
前記セラミックグリーンシートの中心部である前記凸部の面積S 1 と、前記セラミックグリーンシート全体の面積S 0 との比S 1 /S 0 が、0.02≦S 1 /S 0 ≦0.5であることを特徴とするセラミックグリーンシートの積層プレス装置。 - 前記凸部の突出高さt1が、5.0[μm]≦t1≦40[μm]であることを特徴とする請求項6に記載のセラミックグリーンシートの積層プレス装置。
- 前記凸部の硬度が、前記セラミックグリーンシートの硬度以下であることを特徴とする請求項6または7に記載のセラミックグリーンシートの積層プレス装置。
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