JP7477080B2 - Manufacturing method for ceramic electronic components - Google Patents

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Description

本発明は、セラミック電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing ceramic electronic components.

積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品は、小型大容量化の需要が益々増えてきている。大容量化のためには、誘電体層および内部電極層の薄層化などが求められている。内部電極層を薄層化しようとすると、焼成の過程で金属成分が球状化し、連続率が低下するおそれがある。そこで、電極ペーストに共材を添加することで連続率低下が抑制されている(例えば、特許文献1参照)。 There is an ever-increasing demand for smaller, larger capacity ceramic electronic components such as multilayer ceramic capacitors. In order to achieve larger capacity, it is necessary to make the dielectric layers and internal electrode layers thinner. When trying to make the internal electrode layers thinner, there is a risk that the metal components will become spherical during the firing process, resulting in a decrease in the continuity ratio. Therefore, the decrease in the continuity ratio is suppressed by adding a co-material to the electrode paste (see, for example, Patent Document 1).

特開2013-254954号公報JP 2013-254954 A

しかしながら、焼成過程での急激な連続率低下は抑制されるものの、共材の吐き出しによって焼成完了時点での連続率が低下するおそれがある。 However, although a sudden decrease in the continuity rate during the firing process is suppressed, there is a risk that the continuity rate will decrease at the end of firing due to the ejection of co-material.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、内部電極層の連続率低下を抑制することができる、セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a method for manufacturing ceramic electronic components that can suppress a decrease in the continuity ratio of the internal electrode layers.

本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、セラミック粉末を含む誘電体グリーンシート上に金属導電ペーストのパターンが配置された積層単位を、前記金属導電ペーストの配置が交互にずれるように複数積層することで積層体を形成する工程と、前記誘電体グリーンシートの積層方向に、加圧手段によって圧力を加えつつ、前記積層体を焼成する工程と、を含むことを特徴とする。 The method for manufacturing ceramic electronic components according to the present invention is characterized by comprising the steps of forming a laminate by stacking a plurality of lamination units, each of which has a pattern of a metal conductive paste arranged on a dielectric green sheet containing ceramic powder, such that the arrangement of the metal conductive paste is shifted alternately, and firing the laminate while applying pressure by a pressure means in the lamination direction of the dielectric green sheet.

上記セラミック電子部品の製造方法において、前記誘電体グリーンシートの積層方向に、前記加圧手段によって0.05MPa以上1.5MPa以下の圧力を加えつつ、前記積層体を焼成してもよい。 In the method for manufacturing the ceramic electronic component, the laminate may be fired while applying a pressure of 0.05 MPa or more and 1.5 MPa or less in the stacking direction of the dielectric green sheets by the pressure means.

上記セラミック電子部品の製造方法において、前記積層体を焼成する工程において、焼成雰囲気の温度が800℃以上になった後に、前記加圧手段によって圧力を加えてもよい。 In the method for manufacturing a ceramic electronic component, in the step of firing the laminate, pressure may be applied by the pressurizing means after the temperature of the firing atmosphere reaches 800°C or higher.

上記セラミック電子部品の製造方法において、前記金属導電ペーストへの共材の添加量を0.1部以下としてもよい。 In the method for manufacturing ceramic electronic components, the amount of co-material added to the metal conductive paste may be 0.1 parts or less.

上記セラミック電子部品の製造方法において、前記金属導電ペーストの焼成によって得られる内部電極層の平均厚みを0.5μm以下としてもよい。 In the method for manufacturing the ceramic electronic component, the average thickness of the internal electrode layer obtained by firing the metal conductive paste may be 0.5 μm or less.

本発明によれば、内部電極層の連続率低下を抑制することができる、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。 The present invention provides a method for manufacturing ceramic electronic components that can suppress a decrease in the continuity ratio of the internal electrode layers.

積層セラミックコンデンサの部分断面斜視図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of a multilayer ceramic capacitor. 連続率を表す図である。FIG. 13 is a diagram showing a continuity ratio. 積層セラミックコンデンサの製造方法のフローを例示する図である。1 is a diagram illustrating a flow of a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor. (a)および(b)は加圧方向を例示する図である。13A and 13B are diagrams illustrating examples of pressure directions.

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.

(実施形態)
図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図1で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層チップ10と、積層チップ10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、積層チップ10の当該2端面以外の4面のうち、積層方向の上面および下面以外の2面を側面と称する。外部電極20a,20bは、積層チップ10の積層方向の上面、下面および2側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、互いに離間している。
(Embodiment)
Fig. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a multilayer ceramic capacitor 100 according to an embodiment. As illustrated in Fig. 1, the multilayer ceramic capacitor 100 includes a laminated chip 10 having a rectangular parallelepiped shape, and external electrodes 20a, 20b provided on two opposing end faces of the laminated chip 10. Of the four faces of the laminated chip 10 other than the two end faces, the two faces other than the top and bottom faces in the stacking direction are referred to as side faces. The external electrodes 20a, 20b extend on the top, bottom and two side faces in the stacking direction of the laminated chip 10. However, the external electrodes 20a, 20b are spaced apart from each other.

積層チップ10は、誘電体として機能するセラミック材料を主成分とする誘電体層11と、卑金属材料等の金属材料を主成分とする内部電極層12とが、交互に積層された構成を有する。各内部電極層12の端縁は、積層チップ10の外部電極20aが設けられた端面と、外部電極20bが設けられた端面とに、交互に露出している。それにより、各内部電極層12は、外部電極20aと外部電極20bとに、交互に導通している。その結果、積層セラミックコンデンサ100は、複数の誘電体層11が内部電極層12を介して積層された構成を有する。また、誘電体層11と内部電極層12との積層構造において、積層方向の最外層には内部電極層12が配置され、当該積層構造の上面および下面は、カバー層13によって覆われている。カバー層13は、セラミック材料を主成分とする。例えば、カバー層13の材料は、誘電体層11とセラミック材料の主成分が同じである。 The laminated chip 10 has a configuration in which dielectric layers 11, mainly made of a ceramic material that functions as a dielectric, and internal electrode layers 12, mainly made of a metal material such as a base metal material, are alternately laminated. The edges of each internal electrode layer 12 are alternately exposed to the end face of the laminated chip 10 on which the external electrode 20a is provided and the end face on which the external electrode 20b is provided. As a result, each internal electrode layer 12 is alternately conductive to the external electrode 20a and the external electrode 20b. As a result, the laminated ceramic capacitor 100 has a configuration in which multiple dielectric layers 11 are laminated via the internal electrode layers 12. In addition, in the laminated structure of the dielectric layers 11 and the internal electrode layers 12, the internal electrode layers 12 are arranged on the outermost layer in the lamination direction, and the upper and lower surfaces of the laminated structure are covered by the cover layer 13. The cover layer 13 is mainly made of a ceramic material. For example, the material of the cover layer 13 has the same main component ceramic material as that of the dielectric layers 11.

積層セラミックコンデンサ100のサイズは、例えば、長さ0.25mm、幅0.125mm、高さ0.125mmであり、または長さ0.4mm、幅0.2mm、高さ0.2mm、または長さ0.6mm、幅0.3mm、高さ0.3mmであり、または長さ1.0mm、幅0.5mm、高さ0.5mmであり、または長さ3.2mm、幅1.6mm、高さ1.6mmであり、または長さ4.5mm、幅3.2mm、高さ2.5mmであるが、これらのサイズに限定されるものではない。 The size of the multilayer ceramic capacitor 100 is, for example, 0.25 mm long, 0.125 mm wide, and 0.125 mm high, or 0.4 mm long, 0.2 mm wide, and 0.2 mm high, or 0.6 mm long, 0.3 mm wide, and 0.3 mm high, or 1.0 mm long, 0.5 mm wide, and 0.5 mm high, or 3.2 mm long, 1.6 mm wide, and 1.6 mm high, or 4.5 mm long, 3.2 mm wide, and 2.5 mm high, but is not limited to these sizes.

内部電極層12は、Ni(ニッケル),Cu(銅),Sn(スズ)等の卑金属を主成分とする。内部電極層12として、Pt(白金),Pd(パラジウム),Ag(銀),Au(金)などの貴金属やこれらを含む合金を主成分として用いてもよい。内部電極層12の平均厚さは、例えば、0.5μm以下であり、0.3μm以下とすることが好ましい。誘電体層11は、例えば、一般式ABOで表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたABO3-αを含む。例えば、当該セラミック材料として、BaTiO(チタン酸バリウム),CaZrO(ジルコン酸カルシウム),CaTiO(チタン酸カルシウム),SrTiO(チタン酸ストロンチウム),ペロブスカイト構造を形成するBa1-x-yCaSrTi1-zZr(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1)等を用いることができる。 The internal electrode layer 12 is mainly composed of a base metal such as Ni (nickel), Cu (copper), or Sn (tin). The internal electrode layer 12 may be mainly composed of a precious metal such as Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), or Au (gold), or an alloy containing these. The average thickness of the internal electrode layer 12 is, for example, 0.5 μm or less, and preferably 0.3 μm or less. The dielectric layer 11 is mainly composed of a ceramic material having a perovskite structure represented by the general formula ABO 3. The perovskite structure includes ABO 3-α , which is deviated from the stoichiometric composition. For example, the ceramic material may be BaTiO3 (barium titanate), CaZrO3 (calcium zirconate), CaTiO3 (calcium titanate), SrTiO3 (strontium titanate), or Ba1 -x- yCaxSryTi1 - zZrzO3 (0≦x≦1, 0≦y≦ 1 , 0≦z≦1) which forms a perovskite structure.

内部電極層12を金属粉末の焼成によって得る場合、焼結が進むと表面エネルギーを最小にしようとするために球状化する。誘電体層11の主成分セラミックよりも内部電極層12の金属成分の焼結が進みやすいため、誘電体層11の主成分セラミックが焼結するまで温度を上げると、内部電極層12の金属成分は過焼結となり、球状化しようとする。この場合、切れるキッカケ(欠陥)があれば、当該欠陥を基点に内部電極層12が切れ、連続率が低下する。内部電極層12の連続率が低下すると、積層セラミックコンデンサ100の容量が低下する。 When the internal electrode layer 12 is obtained by sintering metal powder, it becomes spherical as sintering progresses in order to minimize the surface energy. Since the metal component of the internal electrode layer 12 sinters more easily than the main ceramic component of the dielectric layer 11, if the temperature is raised until the main ceramic component of the dielectric layer 11 sinters, the metal component of the internal electrode layer 12 becomes oversintered and tries to become spherical. In this case, if there is a break (defect), the internal electrode layer 12 will break from the defect as a base point, and the continuity rate will decrease. If the continuity rate of the internal electrode layer 12 decreases, the capacity of the multilayer ceramic capacitor 100 will decrease.

図2は、連続率を表す図である。図2で例示するように、ある内部電極層12における長さL0の観察領域において、その金属部分の長さL1,L2,・・・,Lnを測定して合計し、金属部分の割合であるΣLn/L0をその層の連続率と定義することができる。連続率の低下は、内部電極層12の平均厚さが0.5μm以下などの薄層化された積層セラミックコンデンサ100で特に生じやすい。 Figure 2 is a diagram showing the continuity ratio. As shown in the example of Figure 2, in an observation area of length L0 in a certain internal electrode layer 12, the lengths L1, L2, ..., Ln of the metal parts are measured and summed, and the ratio of the metal parts, ΣLn/L0, can be defined as the continuity ratio of that layer. A decrease in the continuity ratio is particularly likely to occur in thin-layered multilayer ceramic capacitors 100 in which the average thickness of the internal electrode layers 12 is 0.5 μm or less.

本実施形態においては、内部電極層12の連続率の低下を抑制することができる、積層セラミックコンデンサ100の製造方法について説明する。図3は、積層セラミックコンデンサ100の製造方法のフローを例示する図である。 In this embodiment, a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor 100 that can suppress a decrease in the continuity rate of the internal electrode layers 12 is described. Figure 3 is a diagram illustrating the flow of the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor 100.

(原料粉末作製工程)
まず、誘電体層11を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体層11に含まれるAサイト元素およびBサイト元素は、通常はABOの粒子の焼結体の形で誘電体層11に含まれる。例えば、BaTiOは、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このBaTiOは、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層11を構成するセラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル-ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
(Raw material powder preparation process)
First, a dielectric material for forming the dielectric layer 11 is prepared. The A-site elements and B-site elements contained in the dielectric layer 11 are usually contained in the dielectric layer 11 in the form of a sintered body of ABO3 particles. For example, BaTiO3 is a tetragonal compound having a perovskite structure and exhibits a high dielectric constant. This BaTiO3 can generally be obtained by synthesizing barium titanate by reacting a titanium raw material such as titanium dioxide with a barium raw material such as barium carbonate. Various methods have been known so far as a method for synthesizing the ceramics constituting the dielectric layer 11, such as a solid-phase method, a sol-gel method, a hydrothermal method, and the like. In this embodiment, any of these methods can be adopted.

得られたセラミック粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Mo(モリブデン)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Mg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、希土類元素(Y(イットリウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユウロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)およびYb(イッテルビウム))の酸化物、並びに、Co(コバルト)、Ni、Li(リチウム)、B(ホウ素)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)およびSiの酸化物もしくはガラスが挙げられる。 To the obtained ceramic powder, a specific additive compound is added according to the purpose. Examples of additive compounds include oxides of Mo (molybdenum), Nb (niobium), Ta (tantalum), W (tungsten), Mg (magnesium), Mn (manganese), V (vanadium), Cr (chromium), rare earth elements (Y (yttrium), Sm (samarium), Eu (europium), Gd (gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium), Tm (thulium), and Yb (ytterbium)), as well as oxides or glasses of Co (cobalt), Ni, Li (lithium), B (boron), Na (sodium), K (potassium), and Si.

本実施形態においては、好ましくは、まず誘電体層11を構成するセラミックの粒子に添加化合物を含む化合物を混合して820~1150℃で仮焼を行う。続いて、得られたセラミック粒子を添加化合物とともに湿式混合し、乾燥および粉砕してセラミック粉末を調製する。例えば、セラミック粉末の平均粒子径は、誘電体層11の薄層化の観点から、好ましくは50~300nmである。例えば、上記のようにして得られたセラミック粉末について、必要に応じて粉砕処理して粒径を調節し、あるいは分級処理と組み合わせることで粒径を整えてもよい。 In this embodiment, preferably, first, a compound containing an additive compound is mixed with the ceramic particles constituting the dielectric layer 11, and calcined at 820 to 1150°C. The resulting ceramic particles are then wet-mixed with the additive compound, dried, and pulverized to prepare a ceramic powder. For example, the average particle size of the ceramic powder is preferably 50 to 300 nm from the viewpoint of thinning the dielectric layer 11. For example, the ceramic powder obtained as described above may be pulverized as necessary to adjust the particle size, or may be combined with a classification process to adjust the particle size.

(積層工程)
次に、得られた誘電体材料に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に誘電体グリーンシートを塗工して乾燥させる。
(Lamination process)
Next, a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol or toluene, and a plasticizer are added to the obtained dielectric material and wet mixed. Using the obtained slurry, a dielectric green sheet is applied onto a substrate by, for example, a die coater method or a doctor blade method, and then dried.

次に、誘電体グリーンシートの表面に、有機バインダを含む内部電極形成用の金属導電ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等により印刷することで、内部電極層用のパターンを配置する。金属導電ペーストには、共材としてセラミック粒子を添加してもよく、添加しなくてもよい。共材としてセラミック粒子を添加する場合には、セラミック粒子の主成分は、特に限定するものではないが、誘電体層11の主成分セラミックと同じであることが好ましい。 Next, a metal conductive paste for forming an internal electrode containing an organic binder is printed on the surface of the dielectric green sheet by screen printing, gravure printing, or the like to arrange a pattern for the internal electrode layer. Ceramic particles may or may not be added to the metal conductive paste as a co-material. When ceramic particles are added as a co-material, the main component of the ceramic particles is not particularly limited, but is preferably the same as the main ceramic component of the dielectric layer 11.

その後、基材から剥離した状態で、内部電極層12と誘電体層11とが互い違いになるように、かつ内部電極層12が誘電体層11の長さ方向両端面に端縁が交互に露出して極性の異なる一対の外部電極20a,20bに交互に引き出されるように、誘電体グリーンシートを交互に積層する。例えば、合計の積層数を100~500層とする。その後、積層した誘電体グリーンシートの積層体の上下のそれぞれに、カバー層13となる複数枚のカバーシートを圧着することで、セラミック積層体を得る。その後、得られたセラミック積層体を所定チップ寸法(例えば1.0mm×0.5mm)にカットする。 After that, in a state where it is peeled off from the substrate, the dielectric green sheets are alternately stacked so that the internal electrode layers 12 and the dielectric layers 11 are alternately arranged, and so that the edges of the internal electrode layers 12 are alternately exposed at both longitudinal end faces of the dielectric layers 11 and alternately drawn out to a pair of external electrodes 20a, 20b of different polarity. For example, the total number of layers is 100 to 500 layers. Then, a ceramic laminate is obtained by pressing a plurality of cover sheets that become the cover layers 13 onto the top and bottom of the laminate of the stacked dielectric green sheets. The obtained ceramic laminate is then cut to a predetermined chip size (for example, 1.0 mm x 0.5 mm).

(焼成工程)
図4(a)で例示するように、このようにして得られた成型体41を、N雰囲気で脱バインダ処理した後に外部電極20a,20bの下地となる金属ペースト42をディップ法で塗布し、酸素分圧10-5~10-8atmの還元雰囲気中で1100~1300℃で10分~2時間焼成する。図4(a)において、上下方向が誘電体グリーンシートの積層方向である。図4(b)でも同様である。
(Firing process)
As shown in Fig. 4(a), the molded body 41 thus obtained is subjected to a binder removal process in a N2 atmosphere, and then a metal paste 42 that will become the base of the external electrodes 20a, 20b is applied by dipping, and the body is fired at 1100 to 1300°C for 10 minutes to 2 hours in a reducing atmosphere with an oxygen partial pressure of 10-5 to 10-8 atm. In Fig. 4(a), the up-down direction is the lamination direction of the dielectric green sheets. The same is true for Fig. 4(b).

この焼成の過程において、加圧手段によって、誘電体グリーンシートの積層方向に圧力を加える。例えば、台座の上に載置された成型体41に対して、錘を載せたプレート等によって成型体41に圧力を加えることで、誘電体グリーンシートの積層方向の1軸方向に成型体41を加圧する。したがって、成型体41に加わっている大気圧を上回るように、成型体41に圧力が加わることになる。この場合、内部電極形成用の金属導電ペーストの面内方向の動きが抑制され、内部電極層12の球状化が抑制される。それにより、内部電極層12の連続率低下が抑制される。 During this firing process, pressure is applied in the lamination direction of the dielectric green sheets by a pressure means. For example, the molded body 41 is placed on a pedestal, and pressure is applied to the molded body 41 by a plate carrying a weight, etc., to pressurize the molded body 41 in one axial direction in the lamination direction of the dielectric green sheets. Therefore, pressure is applied to the molded body 41 so that it exceeds the atmospheric pressure applied to the molded body 41. In this case, the movement of the metal conductive paste for forming the internal electrodes in the in-plane direction is suppressed, and the spherical shape of the internal electrode layer 12 is suppressed. This suppresses a decrease in the continuity rate of the internal electrode layer 12.

なお、図4(b)で例示するように、成型体41の全体が加圧されるように、成型体41の周囲雰囲気を、大気圧を上回る圧力となるように加圧してもよい。すなわち、ガス加圧を採用してもよい。例えば、ガスポンプを用いることで、雰囲気の圧力を高くすることができる。この場合においても、誘電体グリーンシートの積層方向に圧力が加わることになるため、内部電極形成用の金属導電ペーストの面内方向の動きが抑制され、内部電極層12の球状化が抑制される。 As shown in FIG. 4(b), the atmosphere surrounding the molded body 41 may be pressurized to a pressure higher than atmospheric pressure so that the entire molded body 41 is pressurized. That is, gas pressurization may be used. For example, the atmospheric pressure can be increased by using a gas pump. Even in this case, pressure is applied in the stacking direction of the dielectric green sheets, so that the in-plane movement of the metal conductive paste for forming the internal electrodes is suppressed, and the internal electrode layer 12 is suppressed from becoming spherical.

(再酸化処理工程)
その後、Nガス雰囲気中で600℃~1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
(Reoxidation treatment process)
Thereafter, a re-oxidation treatment may be performed at 600° C. to 1000° C. in a N 2 gas atmosphere.

(めっき処理工程)
その後、電解めっき等によって、外部電極20a,20bに、Cu,Ni,Sn等の金属コーティングを行ってもよい。
(Plating process)
Thereafter, the external electrodes 20a, 20b may be coated with a metal such as Cu, Ni, Sn, etc. by electrolytic plating or the like.

本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、成型体41に対して加圧手段によって誘電体グリーンシートの積層方向に圧力が加えられた状態で焼成工程が行われることから、内部電極形成用の金属導電ペーストの面内方向の動きが抑制され、内部電極層12の球状化が抑制される。それにより、内部電極層12の連続率低下が抑制される。 According to the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to this embodiment, the firing process is performed while pressure is applied to the molded body 41 by the pressure means in the lamination direction of the dielectric green sheets, so that the movement of the metal conductive paste for forming the internal electrodes in the in-plane direction is suppressed, and the internal electrode layers 12 are suppressed from becoming spherical. This suppresses a decrease in the continuity rate of the internal electrode layers 12.

なお、誘電体グリーンシートの積層方向における圧力が小さすぎると、内部電極層12の球状化を十分に抑制できないおそれがある。そこで、当該圧力に下限を設けることが好ましい。例えば、誘電体グリーンシートの積層方向に、大気圧に加えて、加圧手段によって0.05MPa以上の圧力を加えることが好ましく、0.15MPa以上の圧力を加えることがより好ましい。一方、当該圧力が大きすぎると、誘電体層11の成分と内部電極層12の成分とが互いに拡散するおそれがある。そこで、当該圧力に上限を設けることが好ましい。例えば、誘電体グリーンシートの積層方向に、大気圧に加えて、加圧手段によって1.5MPa以下の圧力を加えることが好ましく、1.0MPa以下の圧力を加えることがより好ましい。 If the pressure in the lamination direction of the dielectric green sheets is too small, the internal electrode layer 12 may not be sufficiently suppressed from becoming spherical. Therefore, it is preferable to set a lower limit for the pressure. For example, in addition to atmospheric pressure, it is preferable to apply a pressure of 0.05 MPa or more by the pressure means in the lamination direction of the dielectric green sheets, and it is more preferable to apply a pressure of 0.15 MPa or more. On the other hand, if the pressure is too large, the components of the dielectric layer 11 and the components of the internal electrode layer 12 may diffuse into each other. Therefore, it is preferable to set an upper limit for the pressure. For example, in addition to atmospheric pressure, it is preferable to apply a pressure of 1.5 MPa or less by the pressure means in the lamination direction of the dielectric green sheets, and it is more preferable to apply a pressure of 1.0 MPa or less.

本実施形態に係る製造方法によれば、内部電極形成用の金属導電ペーストに共材を添加しなくても、内部電極層12の連続率低下を抑制することができる。共材は、一般的には小径を有しているため、誘電体層11に吐き出されると誘電体層11の誘電率を低下させるおそれがある。そこで、当該金属導電ペーストに対する共材の添加量を少なくすることが好ましい。例えば、当該金属導電ペースト中の金属重量に対する共材の添加量を0.1部以下とすることが好ましく、添加しないことがより好ましい。この場合、焼成の過程で誘電体層11に吐き出される共材の量が低減されるまたは無くなるため、誘電体層11の誘電率低下を抑制することができる。 According to the manufacturing method of this embodiment, the decrease in the continuity of the internal electrode layer 12 can be suppressed without adding a common material to the metal conductive paste for forming the internal electrode. The common material generally has a small diameter, so if it is discharged into the dielectric layer 11, it may reduce the dielectric constant of the dielectric layer 11. Therefore, it is preferable to reduce the amount of the common material added to the metal conductive paste. For example, it is preferable to set the amount of the common material added to the metal weight in the metal conductive paste to 0.1 parts or less, and it is more preferable to add no common material. In this case, the amount of the common material discharged into the dielectric layer 11 during the firing process is reduced or eliminated, so that the decrease in the dielectric constant of the dielectric layer 11 can be suppressed.

内部電極層12の球状化は、高温になってから開始する。そこで、焼成雰囲気の温度が所定温度以上になった後に、加圧手段による加圧を開始してもよい。例えば、内部電極層12の主成分金属がNiである場合に、焼成雰囲気の温度が800℃以上になった後に、加圧手段による加圧を開始することが好ましい。例えば、成型体41の周囲雰囲気の圧力を高くする場合においては、昇温途中まで加圧しないことで、脱バインダ効率の低下を抑制することができる。 The internal electrode layer 12 begins to be spheroidized after it has reached a high temperature. Therefore, the pressurizing means may start applying pressure after the temperature of the firing atmosphere has reached a predetermined temperature or higher. For example, when the main component metal of the internal electrode layer 12 is Ni, it is preferable to start applying pressure by the pressurizing means after the temperature of the firing atmosphere has reached 800°C or higher. For example, when increasing the pressure of the atmosphere surrounding the molded body 41, the decrease in binder removal efficiency can be suppressed by not applying pressure until halfway through the temperature rise.

なお、上記各実施形態においては、セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明したが、それに限られない。例えば、バリスタやサーミスタなどの、他の電子部品を用いてもよい。 In the above embodiments, a multilayer ceramic capacitor has been described as an example of a ceramic electronic component, but the present invention is not limited to this. For example, other electronic components such as a varistor or a thermistor may be used.

以下、実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製し、特性について調べた。 The multilayer ceramic capacitor according to the embodiment was fabricated and its characteristics were investigated.

(実施例1)
チタン酸バリウム粉末に必要な添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。誘電体材料に有機バインダおよび溶剤を加えてドクターブレード法にて誘電体グリーンシートを作製した。有機バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)等を用い、溶剤としてエタノール、トルエン等を加えた。その他、可塑剤などを加えた。次に、内部電極層12の主成分金属の粉末と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる内部電極形成用の金属導電ペーストを作製した。共材は添加しなかった。当該金属導電ペーストの有機バインダおよび溶剤には、誘電体グリーンシートとは異なるものを用いた。誘電体シートに内部電極形成用の金属導電ペーストをスクリーン印刷した。内部電極形成用の金属導電ペーストを印刷した誘電体グリーンシートを重ねた。得られた積層体の上下に、複数枚のカバーシートをそれぞれ積層した。その後、熱圧着によりセラミック積層体を得て、所定の形状に切断した。
Example 1
Necessary additives were added to the barium titanate powder, and the mixture was thoroughly wet-mixed and pulverized in a ball mill to obtain a dielectric material. An organic binder and a solvent were added to the dielectric material, and a dielectric green sheet was prepared by the doctor blade method. Polyvinyl butyral (PVB) or the like was used as the organic binder, and ethanol, toluene, or the like was added as the solvent. In addition, a plasticizer or the like was added. Next, a metal conductive paste for forming an internal electrode was prepared, which contains a powder of the main component metal of the internal electrode layer 12, a binder, a solvent, and other auxiliary agents as necessary. No co-material was added. The organic binder and solvent of the metal conductive paste were different from those of the dielectric green sheet. The metal conductive paste for forming the internal electrode was screen-printed on the dielectric sheet. The dielectric green sheet on which the metal conductive paste for forming the internal electrode was printed was overlapped. A plurality of cover sheets were laminated on the top and bottom of the obtained laminate. Then, a ceramic laminate was obtained by thermocompression bonding, and cut into a predetermined shape.

得られた成型体41をN雰囲気中で脱バインダした後に、成型体41の両端面から積層方向の上面、下面および各側面にかけて、Niを主成分とする金属フィラー、共材、バインダおよび溶剤を含む金属ペースト42を塗布し、乾燥させた。その後、還元雰囲気中で1100℃~1300℃で10分~2時間、金属ペーストを成型体41と同時に焼成して焼結体を得た。この焼成の過程において、プレートによって誘電体グリーンシートの積層方向に、大気圧に加えて0.05MPaの圧力を加えた。 The obtained molded body 41 was debindered in a N2 atmosphere, and then a metal paste 42 containing a metal filler mainly composed of Ni, a common material, a binder, and a solvent was applied to both end faces of the molded body 41 and the top, bottom, and each side in the stacking direction, and then dried. The metal paste was then fired simultaneously with the molded body 41 at 1100°C to 1300°C in a reducing atmosphere for 10 minutes to 2 hours to obtain a sintered body. During this firing process, a pressure of 0.05 MPa in addition to atmospheric pressure was applied by a plate in the stacking direction of the dielectric green sheets.

焼結体をN雰囲気下800℃の条件で再酸化処理を行った後、メッキ処理して外部電極20a,20bの表面にCuめっき層、Niめっき層およびSnめっき層を形成し、積層セラミックコンデンサ100を得た。得られた積層セラミックコンデンサ100の形状寸法は、長さ1.0mm×幅0.5mm×高さ0.5mmであった。 The sintered body was subjected to a reoxidation treatment under the condition of 800°C in a N2 atmosphere, and then a plating treatment was performed to form a Cu plating layer, a Ni plating layer and a Sn plating layer on the surfaces of the external electrodes 20a, 20b, thereby obtaining a multilayer ceramic capacitor 100. The shape dimensions of the obtained multilayer ceramic capacitor 100 were length 1.0 mm x width 0.5 mm x height 0.5 mm.

(実施例2)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を5部添加したこと以外は、実施例1と同様の条件とした。
Example 2
The conditions were the same as in Example 1, except that 5 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(実施例3)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を10部添加したこと以外は、実施例1と同様の条件とした。
Example 3
The conditions were the same as in Example 1, except that 10 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(実施例4)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を15部添加したこと以外は、実施例1と同様の条件とした。
Example 4
The conditions were the same as in Example 1, except that 15 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(実施例5)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を20部添加したこと以外は、実施例1と同様の条件とした。
Example 5
The conditions were the same as in Example 1, except that 20 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(比較例1)
焼成の過程で加圧手段による圧力を加えなかったこと以外は、実施例1と同様の条件とした。
(Comparative Example 1)
The conditions were the same as in Example 1, except that no pressure was applied by the pressurizing means during the firing process.

(比較例2)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を5部添加したこと以外は、比較例1と同様の条件とした。
(Comparative Example 2)
The conditions were the same as those of Comparative Example 1, except that 5 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(比較例3)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を10部添加したこと以外は、比較例1と同様の条件とした。
(Comparative Example 3)
The conditions were the same as those of Comparative Example 1, except that 10 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(比較例4)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を15部添加したこと以外は、比較例1と同様の条件とした。
(Comparative Example 4)
The conditions were the same as those of Comparative Example 1, except that 15 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(比較例5)
内部電極形成用の金属導電ペーストに対してチタン酸バリウムの共材を20部添加したこと以外は、比較例1と同様の条件とした。
(Comparative Example 5)
The conditions were the same as those of Comparative Example 1, except that 20 parts of barium titanate was added to the metal conductive paste for forming the internal electrodes.

(分析)
実施例1~5および比較例1~5における内部電極層12の連続率を測定した。測定には、チップ中央部での、誘電体層11と内部電極層12との積層方向における断面のSEM(走査型電子顕微鏡)写真を用いた。具体的には、数枚のSEM写真に写っている全内部電極層の連続率を測定し、その平均値を連続率として求めた。容量については、1kHz、0.5Vrmsの条件で測定した。容量について、材料誘電率、誘電体層厚み、積層数、電極面積から求められる計算容量に対して10%以内の減少の場合には非常に良好「〇」と判定し、10~20%以内の減少の場合には良好「△」と判定し、20%を超える減少の場合には不良「×」と判定した。
(analysis)
The continuity ratio of the internal electrode layer 12 in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 was measured. For the measurement, a SEM (scanning electron microscope) photograph of a cross section in the lamination direction of the dielectric layer 11 and the internal electrode layer 12 at the center of the chip was used. Specifically, the continuity ratios of all the internal electrode layers shown in several SEM photographs were measured, and the average value was calculated as the continuity ratio. The capacitance was measured under conditions of 1 kHz and 0.5 Vrms. Regarding the capacitance, when the reduction was within 10% of the calculated capacitance calculated from the material dielectric constant, the dielectric layer thickness, the number of layers, and the electrode area, it was judged as very good "◯", when the reduction was within 10 to 20%, it was judged as good "△", and when the reduction was more than 20%, it was judged as poor "X".

表1は、測定された連続率および容量の判定結果を示す。表1に示すように、実施例1~実施例5のいずれにおいても、連続率が高くなっている。また、実施例1~実施例5と比較例1~比較例5とを比較すると、共材の添加量が同一であれば、実施例1~実施例5の連続率の方が高くなっている。これは、誘電体グリーンシートの積層方向に、加圧手段によって圧力を加えつつ焼成を行ったことで、内部電極層12の球状化が抑制されたからであると考えられる。

Figure 0007477080000001
Table 1 shows the results of the measured continuity ratio and capacity. As shown in Table 1, the continuity ratio is high in all of Examples 1 to 5. In addition, when Examples 1 to 5 are compared with Comparative Examples 1 to 5, if the amount of the co-material added is the same, the continuity ratio is higher in Examples 1 to 5. This is thought to be because sintering was performed while applying pressure by a pressure means in the lamination direction of the dielectric green sheets, thereby suppressing the spheroidization of the internal electrode layers 12.
Figure 0007477080000001

また、表1に示すように、実施例1~5において、容量が良好「△」または非常に良好「〇」と判定された。これは、内部電極層12の連続率が高くなったからであると考えられる。なお、実施例4,5の判定結果と比較して、実施例1~3の判定結果が良好となった。これは、共材の添加量を少なくしたことで誘電体層11への共材の吐き出し量が低減され、誘電体層11の誘電率低下が抑制されたからであると考えられる。 As shown in Table 1, the capacitance was judged to be good (△) or very good (◯) in Examples 1 to 5. This is believed to be because the continuity rate of the internal electrode layer 12 was increased. The judgment results for Examples 1 to 3 were good compared to the judgment results for Examples 4 and 5. This is believed to be because the amount of common material added was reduced, reducing the amount of common material discharged into the dielectric layer 11 and suppressing the decrease in the dielectric constant of the dielectric layer 11.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims.

10 積層チップ
11 誘電体層
12 内部電極層
13 カバー層
20a,20b 外部電極
100 積層セラミックコンデンサ
REFERENCE SIGNS LIST 10 laminated chip 11 dielectric layer 12 internal electrode layer 13 cover layer 20a, 20b external electrode 100 laminated ceramic capacitor

Claims (6)

セラミック粉末を含む誘電体グリーンシート上に金属導電ペーストのパターンが配置された積層単位を、前記金属導電ペーストの配置が交互にずれるように複数積層することで積層体を形成する工程と、
前記積層体の全体が加圧されるように、前記積層体の周囲雰囲気を、大気圧を上回る圧力となるようガス加圧しつつ、前記積層体を焼成する工程と、を含み、
前記積層体を焼成する工程において、焼成雰囲気の温度が800℃以上になった後に、周囲雰囲気が大気圧を上回るようにガス加圧することを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
forming a laminate by laminating a plurality of lamination units, each lamination unit having a pattern of a metal conductive paste arranged on a dielectric green sheet containing ceramic powder, such that the arrangement of the metal conductive paste is shifted alternately;
and firing the laminate while pressurizing the atmosphere surrounding the laminate to a pressure higher than atmospheric pressure so that the entire laminate is pressurized.
A method for producing a ceramic electronic component , wherein in the step of firing the laminate, after the temperature of the firing atmosphere has reached 800° C. or higher, the surrounding atmosphere is pressurized with gas so that the pressure exceeds atmospheric pressure.
前記誘電体グリーンシートの積層方向に、0.05MPa以上1.5MPa以下の圧力を加えつつ、前記積層体を焼成することを特徴とする請求項1記載のセラミック電子部品の製造方法。 2. The method for producing a ceramic electronic component according to claim 1, wherein the laminate is fired while applying a pressure of 0.05 MPa or more and 1.5 MPa or less in a lamination direction of the dielectric green sheets. 前記金属導電ペーストへの共材の添加量を0.1部以下とすることを特徴とする請求項1または2に記載のセラミック電子部品の製造方法。 3. The method for producing a ceramic electronic component according to claim 1, wherein the amount of the co-material added to the metal conductive paste is 0.1 part or less. 前記金属導電ペーストの焼成によって得られる内部電極層の平均厚みを0.5μm以下とすることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法。 4. The method for producing a ceramic electronic component according to claim 1, wherein an average thickness of an internal electrode layer obtained by firing the metal conductive paste is 0.5 μm or less. 前記金属導電ペーストは、共材としてセラミック粒子を含み、金属粉末を含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法。 5. The method for producing a ceramic electronic component according to claim 1, wherein the metal conductive paste contains ceramic particles and metal powder as co-materials. 前記金属導電ペーストは、共材を含まないことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のセラミック電子部品の製造方法。 The method for producing a ceramic electronic component according to any one of claims 1 to 4 , wherein the metal conductive paste does not contain a co-material.
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