JPH05270891A - セラミック組成材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 脱バインダ処理後における炭素の残存率の低
いセラミックグリーンシートを作成しうるセラミック組
成材料を提供する。 【構成】 セラミック原料粉末とバインダ溶液とを混合
してなるスラリー状のセラミック組成材料であって、前
記バインダ溶液が可塑剤として低分子量のフタル酸エス
テルを含むものであり、また、有機バインダとしてポリ
ビニルアセタールを含むものであることを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品製造用のセラ
ミックグリーンシートを作成するためのセラミック組成
材料にかかり、詳しくは、セラミック原料粉末をスラリ
ー化するためのバインダ溶液に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、積層セラミックコンデンサなどの
ような電子部品に対しては軽量小型化とともに価格低廉
化が強く求められているが、この種の電子部品、特に、
積層セラミックコンデンサを製造する際に要する原材料
費の中では多層化の進む内部電極の材料費が非常に大き
な割合を占めている。そこで、最近では、内部電極の材
料費を低減することによって電子部品の価格低廉化を実
現すべく、Ｐｔ，Ｐｄ，Ａｇなどの貴金属材料に代わる
Ｎｉ，Ｃｕなどの卑金属材料を用いて内部電極を形成す
ることが行われている。

【０００３】そして、この積層セラミックコンデンサ
は、以下のような手順を経て製造されることになる。ま
ず、調合済みのセラミック原料粉末を用意し、このセラ
ミック原料粉末に対して所要組成とされたバインダ溶液
を加えたうえで混合することによってスラリー化された
セラミック組成材料を作成する。なお、このスラリー化
に際して使用されるバインダ溶液は、有機バインダ、可
塑剤、分散剤、有機溶剤からなるものであり、有機バイ
ンダとしてはポリビニルアルコールなどを、また、可塑
剤としてはポリエチレングリコールなどを用いるのが一
般的である。

【０００４】つぎに、ドクターブレード法などを採用す
ることによってセラミック組成材料のシート化を行った
後、得られたセラミックグリーンシートそれぞれの表面
上に内部電極となる電極パターンを印刷する。さらに、
所定枚数のセラミックグリーンシートを積み重ねること
によって積層体を作成し、この積層体の脱バインダ処理
を行った後、脱バインダ処理済みの積層体を高温雰囲気
中において焼成する。その後、このようにして得られた
焼成体上に必要な外部電極を形成すると、積層セラミッ
クコンデンサとして完成することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、卑金属材料
からなる内部電極を形成する場合には、前述した製造手
順中における積層体の焼成を非酸化性雰囲気中で行う必
要がある。すなわち、卑金属材料を酸素含有雰囲気中で
高温加熱した際には、良質の絶縁体である酸化物が形成
されることになるので、このような不都合が生じるのを
防止すべく非酸化性雰囲気中で焼成するのである。

【０００６】しかしながら、積層体を非酸化性雰囲気中
において焼成したのでは、脱バインダ処理後のセラミッ
クグリーンシート中に残っていた炭素の燃焼が行われに
くくなり、炭素の存在に起因して発生した気孔が焼成体
中に残ることになるため、特性上の不都合が生じること
になってしまう。

【０００７】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、脱バインダ処理後における炭素の
残存率の低いセラミックグリーンシートを作成しうるセ
ラミック組成材料の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるセラミッ
ク組成材料は、セラミック原料粉末をスラリー状とする
ために混合されるバインダ溶液が、可塑剤として低分子
量のフタル酸エステルを含むものであることを特徴とし
ている。また、このバインダ溶液が、有機バインダとし
てポリビニルアセタールを含むものであることをも特徴
とするものである。なお、ここで、可塑剤として用いる
低分子量のフタル酸エステルとしては分子量が３５０以
下のものを選ぶことになるが、これは、可塑剤の有する
可塑化効率が高いためにグリーンシート形成時における
有機バインダ量を減らすことができ、炭素の残存率を低
減しうることに基づくのである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明にかかるセラミック組成材料に
ついて説明する。すなわち、このセラミック組成材料
は、ＮｉやＣｕなどのような卑金属材料からなる内部電
極が形成され、かつ、非酸化性雰囲気中で焼成されるこ
とになる積層セラミックコンデンサなどの電子部品を製
造する際に用いられるセラミックグリーンシートを作成
するためのものであり、セラミック原料粉末とバインダ
溶液との混合によってスラリー状となったものである。

【００１０】まず、本実施例におけるセラミック原料粉
末は、炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）と酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）とを出発原料とするものであり、これらを１：１
の組成比で秤量し、ボールミルを用いて湿式混合したう
えで脱水乾燥した後、１１００℃の温度下で２時間にわ
たって仮焼したうえで粉砕することによって得られたも
のである。一方、このセラミック原料粉末をスラリー化
するためのバインダ溶液は、有機バインダ、可塑剤、分
散剤、有機溶剤からなるものであり、可塑剤としては低
分子量（分子量：３５０）のフタル酸エステル、例え
ば、フタル酸ｎ−ジエチル（ＤＥＰ）が用いられてい
る。また、有機バインダとしては、ポリビニルアルコー
ルをアセタール化してなるポリビニルアセタールが用い
られており、そのアセタール化度は６５±３モル（ｍｏ
ｌ）％程度とされている。さらに、このバインダ溶液に
含まれる分散剤としてはノニオン系のものが用いられる
ほか、有機溶剤としてはトルエン及びエタノールを１：
１の組成比で混合したものが用いられている。

【００１１】そして、本実施例におけるセラミック組成
材料は、セラミック原料粉末１００重量部と、有機バイ
ンダ、可塑剤、分散剤、有機溶剤それぞれの割合が４．
５重量部、２重量部、０．５重量部、８０重量部とされ
たバインダ溶液とを混合して得られたものであり、セラ
ミック原料粉末及びバインダ溶液は、ジルコニアからな
る直径５ｍｍ程度の玉石を利用しながらセラミック原料
粉末及びバインダ溶液を１５時間にわたって湿式混合を
行うことによってスラリー状とされたものである。な
お、この際、セラミック原料粉末１００重量部に対して
加えられるバインダ溶液中の有機バインダは３ないし１
０重量部、可塑剤は１ないし５重量部、分散剤は０．１
ないし２重量部の範囲内としておく必要がある。すなわ
ち、有機バインダが３重量部以下である場合にはシート
強度が低下することになる一方、１０重量部以上では体
積収縮率が大きくなり過ぎて緻密なセラミックができな
いからであり、可塑剤が１重量部以下であるとシート強
度は強くなるが曲げなどに対して弱くなる一方、５重量
部以上になるとシート強度が低下することになるからで
ある。また、分散剤が２重量部以上添加されていると、
シートに可塑性が出過ぎることになって作業性の低下を
招くからである。

【００１２】さらに、このようにして得られたセラミッ
ク組成材料をドクターブレード法などの採用によってシ
ート化し、厚みが５０μｍ程度とされたセラミックグリ
ーンシートを作成する。つぎに、このようにして得られ
た所定枚数のセラミックグリーンシートを互いに積み重
ねたうえで熱圧着することによって合計厚みが０．８な
いし１ｍｍ程度とされた積層体を作成した後、この積層
体を３００℃の空気雰囲気中で３時間加熱することによ
って脱バインダ処理を行う。さらに、脱バインダ処理済
みの積層体を８００℃とされた非酸化性雰囲気、すなわ
ち、Ｎ₂ガス雰囲気中で５時間にわたって加熱すること
により特性試験用として用いられる供試体（本実施例品
という）を得る。

【００１３】また、以上説明したようにして得られた本
実施例品との対比を行うべく、可塑剤としてのステアリ
ン酸ｎ−ブチルが添加されたバインダ溶液及び可塑剤が
ポリエチレングリコールであるバインダ溶液をそれぞれ
用意し、セラミック原料粉末１００重量部に対する可塑
剤の割合がともに４重量部となるように調合したうえ
で、以上説明したと同様の手順を経ることよって対比用
の供試体を作成する。なお、ここでは、ステアリン酸ｎ
−ブチルを使用して得られた供試体を比較例品１とい
い、ポリエチレングリコールを使用して得られた供試体
を比較例品２ということにする。さらに、これらの比較
例品１，２におけるバインダ溶液には、従来例同様、有
機バインダとしてのポリビニルアルコールが含まれてお
り、これらの割合は５．５重量部とされている。

【００１４】ところで、このとき、本実施例品及び比較
例品１，２のそれぞれは８００℃までしか加熱されてお
らず、焼成が完了していない状態となっているのである
から、これらの中には気孔発生の原因となる炭素が残存
している。そこで、このようにして得られた本実施例品
及び比較例品１，２それぞれ中に含まれる残炭率を残炭
率計によって測定したところ、表１で示すような測定結
果が得られた。

【００１５】

【表１】

【００１６】そして、この表１によれば、本実施例品に
おける残炭率の方が比較例品１，２のいずれよりも低く
なっており、積層セラミックコンデンサなどとなる積層
体を非酸化性雰囲気中で焼成した場合における気孔の発
生が抑制されることは明らかである。なお、以上の説明
においては、電子部品が積層セラミックコンデンサであ
るものとしているが、これに限定されるものではなく、
セラミックグリーンシートを用いて製造される電子部品
でありさえすれば他のものであってもよいことは勿論で
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるセ
ラミック組成材料を用いてセラミックグリーンシートを
作成した場合には、脱バインダ処理済みとなったセラミ
ックグリーンシート中における炭素の残存率が低下する
ことになる。そこで、卑金属材料を用いて内部電極を形
成する場合の必要上から、電子部品となるセラミックグ
リーンシートの積層体を非酸化性雰囲気中で焼成したと
しても、炭素の存在に起因する気孔が焼成体中に残るこ
とはなく、特性上の不都合が生じることはないという効
果が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック原料粉末とバインダ溶液とを
   混合してなるスラリー状のセラミック組成材料であっ
   て、 前記バインダ溶液が、可塑剤として低分子量のフタル酸
   エステルを含むものであることを特徴とするセラミック
   組成材料。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセラミック組成材料であ
   って、 バインダ溶液が、有機バインダとしてポリビニルアセタ
   ールを含むものであることを特徴とするセラミック組成
   材料。