JPH02246105A - セラミック素体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り策よ立■■ユ■ 本発明はセラミック素体の製造方法、より詳細には電子
部品としてのセラミック素体の製造方法に関し、電子部
品としては、例えばコンデンサ、バリスタ、サーミスタ
、フィルターあるいは誘電体共振器などがあげられる。

従来五肢逝 従来より、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム
などを主原料としたセラミック素体が上記したような電
子部品に広く用いられている。

これらセラミック素体の焼成方法としては、加圧成型し
たセラミック成型体１１を第６図に示したように厘１２
中に縦に積み重ねるか、あるいは第７図に示したように
横方向に多数並べるかして焼成する、いずれかの方法が
一般的である。そしてこれら成型体間には、成型体どう
しの反応を防止するためにＡ１＊ＯｓやＺｒＯ＊あるい
はＺｒＣなどの粉末な敷粉として用いているが、これら
の化合物は成型体との接触部における反応が避けられず
、セラミック素体の物性に悪影響を及ぼし、均質なセラ
ミック素体を得るための弊害となっていた。この傾向は
、還元雰囲気中の焼成において特に顕著であり、均質な
半導体セラミックを得ることを困難にしていた。

このような現象を避けるために上記したような粉末を用
いずに成型体をそのまま積み重ねる方法も行なわれてい
るが、この方法ではセラミック素体どつしのくっつきに
より歩留まりが大幅に低下していた。

あるいは特公昭６１−１１４６０号公報において、チタ
ン酸ストロンチウムを主体とする成型体間にチタン酸ス
トロンチウムを主体とする粉末な敷粉として介在せしめ
て焼成する半導体磁器コンデンサの製造方法が開示され
ている。この方法では、成型体どうしのくっつきを防止
することができ、しかも同一組成系のため、半導体セラ
ミックが粉末との接触により物性的に悪影響を受けるこ
とを防止するができる。しかしこの方法においてもセラ
ミック素体表面に部分的に粉末がくっつき、この粉末を
セラミック素体から容易に剥がすことができず、これら
セラミック素体どうじを機械的に擦りあわせるか、ある
いは何らかの方法で研磨することが実際には必要であっ
た。また積み重ねた成型体の最上段おるいは最下段のよ
うに、並べられた成型体の両端は、他の成型体と焼成雰
囲気、焼成条件が異なってくるため、焼き上がったセラ
ミック素体の物性に違いが生じ、バラツキの原因となっ
ていた。この傾向は還元雰囲気中の焼成において特に著
しかった。かかるバラツキを無くするために、両端のセ
ラミック素体を取り除くと、２０枚乃至３０枚を−重ね
として、３％乃至５％の歩留まり低下の要因となってい
た。

が　゛しよ　と　る 上記したように従来のセラミック素体の製造方法では、
多数のセラミック成型体を積み重ねて焼成するため、焼
き上がった焼結体（セラミック素体）間においてくっつ
きが生じる。このくっつきを防止するためにＡｔ＊ｏｓ
やＺｒ０ｍあるいはＺｒＣなどの粉末を敷粉として用い
るとセラミック素体の物性に悪影響を及ぼすといった問
題があった・ また、たとえチタン酸ストロンチウムを主体とするセラ
ミック成型体間にチタン酸ストロンチウムを主体とする
粉末を介在せしめて焼成したとしても、焼き上がったセ
ラミック素体からこれら粉末を剥がすことは容易ではな
く、研暦などによりこれら粉末を剥がそうとすると、や
はりセラミック素体の物性に悪影響を与えるといった問
題があった。

またさらには積み重ねたセラミック成型体の最上段ある
いは最下段では、他の部分における成型体と焼成雰囲気
条件が異なってくるため、焼き上がりたセラミック素体
の物性に両端部分とその他の部分とでは違いが生じ、バ
ラツキの原因となる問題があった。かかるバラツキを無
くすために、両端のセラミック素体を取り除くと、歩留
まりが低下するといった問題を生じていた。

本発明はかかる問題点に鑑みて発明されたセラミック素
体の製造方法であって、敷粉としてのＡｌ＊Ｏｓなどの
粉末がくつつくのを防止して、電気的特性に悪影響を与
える粉末除去工程をなくし、セラミック素体の電気的特
性を向上させ、また均質なセラミック素体を製造して歩
留まりの向上を図ることを目的としている。

゛　るための 上記目的を達成するために本発明に係るセラミック素体
の製造方法では、電子部品としてのセラミック素体の焼
成時、該セラミック素体と同一主成分からなる既焼結体
を、未焼結体である前記セラミック素体間に介在させた
状態で前記セラミック素体を焼成することを特徴とする
。

また電子部品としてのセラミック素体の焼成時、未焼結
状態のセラミック°素体に凹凸を形成し、この後これら
未焼結状態のセラミック素体を積層させて焼成すること
を特徴とするものである。

セラミック素体に形成する凹凸の構成としては表面に網
目状の凹部を形成する、あるいは何箇所かに突起を形成
する（図示せず）など、特に限定されるものではない。

またセラミック成型体の表面に凹凸を形成する方法とし
ては、加圧成型の場合は、第５図に示したように、凹凸
の付いた金型２５を用いて成型すれば容易に形成できる
。

またシ、−ト成型の場合には、凹凸が形成されているロ
ーラ間にシートを通す（図示せず）ことにより容易に形
成できるが、形成の方法は、上記した方法に何ら限定さ
れるものではない。

生母 上記した本発明にかかるセラミック素体の製造方法にあ
っては、電子部品としてのセラミック素体の焼成時、該
セラミック素体と同一主成分からなる既焼結体を、未焼
結体である前記セラミック素体間に介在させた状態で前
記セラミック素体を焼成するので、セラミック素体と異
なる成分からなる粉末を敷粉として介在させるのと異な
り、セラミック素体の物性に悪影響を及ぼす反応は生じ
ない、また粉末を使用しないため、粉末がセラミック素
体にくっつくといったことも生じない、また既焼結体と
セラミック成型体とでは反応が起こりにくく、既焼結体
とセラミック成型体とが互いにくっつくといったことも
生じない、さらには第１図に示したように、既焼結体１
５を両端部に配置しセラミック成型体１６をその間に配
置することにより、セラミック成型体１６の焼成雰囲気
が一定し、焼き上がったセラミック素体の物性が一定化
する。

また既焼結体１５を構成する粒子の平均粒径を調節する
ことにより、セラミック成型体１６と既焼結体１５との
反応を調節して、セラミック成型体１６の表面性状を損
なわないように調整することができる０例えば既焼結体
１５の平均粒径な１５μｍ以下とすると、既焼結体１５
とセラミック成型体１６との反応を押えることができ、
静電容量の増大、誘電損失の減少が顕著となる。また特
に既焼結体１５の平均粒径な１０μｍ以下にすると上記
した特性がきわめて明瞭に表われるとともに、偏差の少
ない優れたものが得られることとなる。

またセラミック素体と同一主成分からなる既焼結体であ
って、前記セラミック素体との接触表面に凹凸を有する
既焼結体１７（第２図）を介在させた場合には、セラミ
ック成型体１６と既焼結体１７との接触面積を小さくし
て、セラミック成型体１６と既焼結体１７とのくっつき
をより一層効果的に阻止することができる。

またセラミック素体と同一主成分からなる既焼結体であ
って前記セラミック素体の焼成後の寸法と異なる寸法を
有する既焼結体１８（第３図）を、未焼結体である前記
セラミック素体間に介在させた場合には、既焼結体１８
とセラミック素体１９とを容易に分離することができる
。

例えば、円板状のセラミック成型体を焼成する場合、こ
れら成型体と同じ寸法の既焼結体１８を介在させると、
焼成前の１詰の段階では、成型体と既焼結体１８が同一
寸法であるため、取扱上便利であり何ら支障がなく、第
１図に示したように積み重ねて焼成することができる。

その後成型体が焼成されセラミック素体１９となると、
成型体は２０％程度焼結収縮し、セラミック素体１９は
第３図に示したように、収縮しない既焼結体１８より全
体的に寸法が小さくなる。

したがって、焼成後の工程、例えば電極印刷工程で、既
焼結体１８を除く場合、第４図（ａ）（ｂ）に示したよ
うなセラミック素体１９の寸法に合う凹部２１を有する
治具２０を用いて既焼結体１８を除くことは容易となる
。あるいはセラミック素体１９と既焼結体１８との厚み
の差を利用して、セラミック素体１９は通すけれども既
焼結体１８は通さないようなスリットを用いて分離する
ことも容易となる。

また電子部品としてのセラミック素体の焼成時、未焼結
状態のセラミック素体２６に凹凸を形成しく第５図）、
この後これら未焼結状態のセラミック素体２６を積層さ
せて焼成すれば、未焼結状態のセラミック素体２６どう
しの接触面積が極端に小さくなり、未焼結状態のセラミ
ック素体２６どうしが焼結時に（つつくといったことは
生じない、またセラミック素体と異なる成分からなる粉
末な敷粉として介在させるのと異なり、セラミック素体
の物性に悪影響を及ぼす反応は生じない、さらには粉末
を使用しないため、粉末がセラミック素体にくっつくと
いったことも生じない。

および 以下、本発明にかかる実施例および比較例を説明する。

第１の実施例と比較例を説明する。

チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯａ）に酸化ニオブ
（Ｎｂ＊Ｏｓ　）をＯ，１モル％〜０．２モル％、およ
び焼結助剤として酸化マンガン（ＭｎＯ＊）　０　、　
１モル％〜０．２モル％の範囲で添加し、十分に混合す
る。この後成型体を１０枚−重ねとして、厘に入れ、水
素１〜１５体積％、窒素ガス９９〜８５体積％からなる
雰囲気中で、１４４０℃〜１５３０℃で２時間〜６時間
焼成する。然る後に、焼結体の片面に１３１１０ｍおよ
びＣｕＯからなる拡散物質を塗布し、１０００℃〜１３
００℃で１時間〜２時間熱処理をする。このようにして
得られた焼結体の両面に銀電極を設ける。　　次に示す
表は、厘詰め時の方法を変え、おのおの１００枚焼成し
たときの結果をまとめたものである。

なお下記の表において、誘電率Ｃ１誘電損失ｔａｎδ（
％）は１ｋ）Ｉｚ、ＩＶの条件で測定した値から求め、
絶縁抵抗率ρは、２５ＶＤＣ印加１分後の電流値から求
めたものである。

な右表中成型体のみとは、成型体１６のみを積み重ねて
焼成した場合を示し、５ｒＴｉＯｓとは、該粉末を敷粉
として用いた場合を示し、粒径・・・とは、既焼結体１
５を介在させた場合であって、既焼結体１５を構成する
粒子の平均粒径が５０μｍなどであることをそれぞれ示
している。またσ７−３は標準偏差を示しており、この
値からバラツキが判断できる。

成型体１６のみを積み重ねて焼成した場合には、絶縁抵
抗率ρが低く、また誘電率Ｃも他に比べて低くなってい
る。そのうえ標準偏差で見るバラツキがかなり大きくな
っている。

成型体１６のみの場合と比べるとＳｒＴｉ０ｍ粉末な敷
粉として用いた場合には、誘電率Ｃは少し上昇している
が、やはりバラツキはかなり大きくなっている。

既焼結体１５を用いた場合には、既焼結体１５を構成す
る平均粒径によって、その電気特性に違いがみられる。

平均粒径が５０μｍの場合には、成型体１６のみの場合
に比べると、その電気特性は良くなっているが、　５ｒ
ＴｉＯｓの粉末を用いた場合に比べると、はとんど変わ
らない。

平均粒径な２０μｍ、１５μｍ、８μｍと細かくしてい
くにつれて、誘電率εが向上している。

平均粒径が１５μｍと８μｍの場合には、５０μｍの場
合に比べ、誘電率Ｃが８７％〜８４％程度向上し、誘電
損失ｔａｎδもほぼ半分になる。

平均粒径が２０μｍの場合は、５０μｍの場合に比べ、
誘電率εは２８％程度向上するが、ｔａｎδはほとんど
変化しない。

平均粒径が２０μｍの場合と、１５μｍの場合を比較す
ると、誘電率Ｃと誘電損失ｔａｎδのバラツキに少しの
差があり、既焼結体１５の平均粒径は、望ましくは１０
ｇｍ以下が良いことがわかる。

上記第１表から明らかなように、既焼結体１５の平均粒
径な細かく整又ることにより、電気特性を著しく向上さ
せることができる。

次に第２の実施例と比較例を説明する。

チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯｓ）に酸化ニオブ
（ＮｂｇＯｓ　）を０．１モル％〜０．２モル％、およ
び焼結助剤として酸化銅ＣｕＯを０．１モル％〜０．２
モル％の範囲で添加し、十分に混合した後、直径１０ミ
リ、厚さ０．７ミリの円板形状に加圧成形する。これら
成型体１６を１０枚−重ねとして厘に入れ、水素１〜１
．５体積％、窒素ガス９９〜８５体積％からなる雰囲気
中で、１４４０℃〜１５３０℃で２時間〜６時間焼成す
る。然る後に、焼結体の片面にＢｉ嵩０ｓＪ５よびＣｕ
Ｏからなる拡散物質を塗布し、１０００℃〜１３００℃
で１時間〜２時間熱処理をする。このようにして得られ
た焼結体の両面に銀電極を設ける。

次に示す第２表は、厘詰め時の方法を変え、おのおの１
００枚焼成したときの結果をまとめたものである。

なお下記の表において、誘電率ε、誘電損失ｔａｎδは
１ｋＨｚ、ＩＶの条件で測定した値から求め、絶縁抵抗
率ρは、２５ＶＤＣ印加１分後の電流値から求めたもの
である。

上表において、網目付きとは第２図に示したような網目
１７ａを付けた既焼結体１７を介在させた場合を示して
いる。焼成後良品率はくっつきなどにより、部分的にカ
ケ、ワレが発生していない正常なセラミック素体の割合
を示している。また電気特性の項目で、両端部とは、１
０枚−重ねの最上段および最下段の試料の各２０枚の平
均値を取ったものであり、中央部は上下段を除く８枚の
試料おのおの８０枚の平均値を示している。

この表から、成型体１６のみの場合には、くっつきによ
り、焼成後の良品率が２５％と大幅に低下しているのが
わかる。

５ｒＴｉＯ，の粉末を敷粉として使用した場合には、焼
成良品率は、９０％とかなり良好であるが、両端部と中
央部の電気的特性がかなり異なり、両端部では、　ｔａ
ｎδとρとの値の低下が著しい、このことは、電気的特
性の安定した製品を得ようとすると、大幅に歩留まりが
ダウンすることを意味している。

一方、本発明にかかる網目付きの既焼結体１７を用いた
場合には、焼成後の良品率が１００％であるばかりでは
なく、両端部と中央部との製品における電気的特性に、
はとんど差がなくきわめて良好な結果が得られている。

したがって、電気的特性の安定したものだけを採取して
も歩留まりがダウンするといったことは生じない。

次に第３の実施例と比較例を説明する。

チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯｓ）に酸化ニオブ
（Ｎｂ＊０＠）を０．　１モル％〜０．２モル％、およ
び焼結助剤として酸化銅ＣｕＯを０．１モル％〜０．２
モル％の範囲で添加し、十分に混合する。この後、第５
図に示したような成型用金型２５を用いて直径１０ミリ
、厚さ０．７ミリの円板形状に加圧成形すると同時に成
型体２６の表面に網目状の凹凸を形成する。これら成型
体２６を１０枚−重ねとして厘に入れ、水素１〜１５体
積％、窒素ガス９９〜８５体積％からなる雰囲気中で、
１４４０℃〜１５３０℃で２時間〜６時間焼成する。然
る後に、焼結体の片面にＢｉａｓｓおよびＣｕＯからな
る拡散物質を塗布し、ｔｏｏｏ℃〜１３００℃で１時間
〜２時間熱処理をする。このようにして得られた焼結体
の両面に銀電極を設ける。

次に示す第３表は、成型体２６の表面状態および厘詰め
時の方法を変え、おのおの１００枚焼成したときの結果
をまとめたものである。

なお下記の表において、誘電率ε、誘電損失ｔａｎδは
１ｋＨｚ、ＩＶの条件で測定した値から求め、絶縁抵抗
率ｐは、２５ＶＤＣ印加１分後の電流値から求めたもの
である。（以下余白）なお上記表で成型体のみとは、網
目状の凹凸が形成されていない成型体を直接重ねあわせ
た場合を示しており、５ｒＴｉＯｓとは、網目状の凹凸
が形成されていない成型体間に５ｒＴｉＯｓの敷粉を介
在させた場合を示しており、網目付きとは、網目状の凹
凸が形成された成型体２６が直接重ねあわせられた場合
を示している。

焼成機良品率はくっつきなどにより、部分的にカケ、ワ
レが発生していない正常なセラミック素体の割合を示し
ている。

上記第３表から、成型体の表面に凹凸が形成されていな
いものでは、良品率が２５％とかなり低かった。

成型体間に５ｒＴｉＯｓの敷粉を介在させた場合では、
良品率は９０％とかなり良好であったが、セラミック素
体表面にくっついた敷粉をはがすことが困難で、セラミ
ック素体どうしを機械的に擦りあわせる作業を必要とし
た。このことは、セラミック素体の製造において、製造
効率をかなり低下させることとなる。

網目付きの成型体２６を用いた場合には、良品率が１０
０％であったばかりでなく、敷粉を使用していないため
、敷粉をはがす作業がいらず製造効率が向上した。

ｉ吸Ω盈呈 以上の説明により明らかな如く、本発明にかかるセラミ
ック素体の製造方法にあっては、電子部品としてのセラ
ミック素体の焼成時、該セラミック素体と同一主成分か
らなる既焼結体を、未焼結体である前記セラミック素体
間に介在させた状態で前記セラミック素体を焼成するこ
とを特徴とするので、セラミック素体と異なる成分から
なる粉末を介在させるのと異なり、セラミック素体の物
性に悪影響を及ぼす反応は生じない、また粉末を使用し
ないため、粉末がセラミック素体に（つつくといったこ
とも生じない、しかも既焼結体とセラミック成型体とで
は反応が起こりにくく、既焼結体とセラミック成型体と
が互いにくっつくといったことも生じない、また既焼結
体の粒度を調整し、平均粒径を小さくすることにより誘
電率の向上、誘電損失の低減が可能になる。さらには既
焼結体を両端部に配置することにより、セラミック成型
体の焼成雰囲気が一定し、焼き上がったセラミック素体
の物性が一定化する。したがって、電気的特性の安定し
たセラミック素体を得ることができると同時に、その歩
留まりを飛躍的に向上させることができる。

また電子部品としてのセラミック素体の焼成時、該セラ
ミック素体と同一主成分からなる既焼結体であって、前
記セラミック素体との接触表面に凹凸を有する既焼結体
を、未焼結体である前記セラミック素体間に介在させた
状態で前記セラミック素体を焼成することを特徴とする
ので、この場合には、セラミック成型体と既焼結体との
接触面積を小さくして、セラミック成型体と既焼結体と
のくっつきをより一層有効に阻止することができる。し
たがって、セラミック素体の表面性状をより一層良好に
して、電気的特性の安定、歩留まりの向上を図ることが
できる。

また電子部品としてのセラミック素体の焼成時、未焼結
状態のセラミック素体に凹凸を形成し、この後これら未
焼結状態のセラミック素体を積層させて焼成した場合に
は、良品率が向上するばかりでなく、敷粉を使用してい
ないため、敷粉なはがす作業がいらず製造効率が格段に
向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る方法において層中にセラミック成
型体および既焼結体を並べた状態を示す概略断面図、第
２図は既焼結体の一実施例を示す平面図、第３図は既焼
結体の寸法をセラミック素体の寸法よりも大きくした方
法の場合を示す概略断面図、第４図はセラミック素体を
選別する場合に用いられる治具の一実施例を示す平面図
と断面図、第５図はセラミック成型体の表面に凹凸を付
ける場合の一実施例を示す概略断面図、第６図および第
７図は従来の方法を示す概略断面図である。 １５．１７．１８・・・既焼結体、１６・・・セラミッ
ク成型体、１９・・・セラミック素体、２６・・・未焼
結状態のセラミック素体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　電子部品としてのセラミック素体の焼成時、該
   セラミック素体と同一主成分からなる既焼結体を、未焼
   結体である前記セラミック素体間に介在させた状態で前
   記セラミック素体を焼成することを特徴とするセラミッ
   ク素体の製造方法。
2. （２）　電子部品としてのセラミック素体の焼成時、未
   焼結状態のセラミック素体に凹凸を形成し、この後これ
   ら未焼結状態のセラミック素体を積層させて焼成するこ
   とを特徴とするセラミック素体の製造方法。