JPH07169640A - 積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層セラミックコンデンサの製造方法に関す
るもので、誘電体層の薄層化高積層化を行っても外観不
良または、内部構造不良の発生率が極めて低く、初期シ
ョート不良の無い高い信頼性の積層セラミックコンデン
サを安価に提供することを目的とする。 【構成】 ベースフィルム１３上にパターンニングされ
た内部電極となる金属ペースト１１を磁力発生基板１４
により支持した状態で、金属ペースト１１上に誘電体ス
ラリー１２を塗布、乾燥させてセラミックグリーンシー
トとし、これを積層し焼成して積層セラミックコンデン
サを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層セラミックコンデン
サの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下に従来技術の一例として、積層セラ
ミックコンデンサの製造方法について説明する。

【０００３】図３は従来のセラミックグリーンシートの
断面を示すものである。図３において、３１は内部電
極、３２は誘電体グリーンシート、３３はベースフィル
ムである。

【０００４】まず、チタン酸バリウムを主成分とする誘
電体粉末をバインダ成分を含む有機ビヒクルと混練し誘
電体スラリーを作製する。この誘電体スラリーをドクタ
ーブレード法によりＰＥＴフィルム等のベースフィルム
３３上に塗布後乾燥して誘電体グリーンシート３２を作
製する。次に内部電極材料としてパラジウム、ニッケ
ル、銅等の金属粉末とバインダ成分を含む有機ビヒクル
とを混練した金属ペーストを、スクリーン印刷法により
所定のパターンを用いて誘電体グリーンシート３２上に
印刷後乾燥して内部電極３１を形成しセラミックグリー
ンシートとする。次に、このセラミックグリーンシート
を所定の枚数だけ加圧圧着して積層し、適当な大きさに
切断後、脱バインダ工程、焼成工程、外部電極形成工程
を経て積層セラミックコンデンサが作製される。

【０００５】しかし、上述した積層セラミックコンデン
サの製造方法では誘電体グリーンシート３２上に内部電
極３１を形成するために、内部電極３１の厚みがセラミ
ックグリーンシートの表面段差となる。高積層時にはこ
の表面段差が起因となる積層セラミックコンデンサの側
面のクラック、内部電極端部のデラミネイション（層間
剥離）等の外観不良や内部構造不良が発生するという問
題があった。

【０００６】そこで、表面段差を低減するために、図４
に示すようにＰＥＴフィルム等のベースフィルム４３上
に上述した金属ペーストをスクリーン印刷法により所定
のパターンを用いて印刷後乾燥して内部電極４１を形成
し、この上に上述した誘電体スラリーをドクターブレー
ド法により塗布後乾燥して誘電体グリーンシート４２を
形成するというような内部電極埋め込み式セラミックグ
リーンシートも提案されている（例えば特開昭５６−１
０６２４４号公報）。しかし、単に内部電極４１を誘電
体グリーンシート４２に埋め込むだけでは完全に表面段
差を解消するのは困難であった。

【０００７】そこで、上述の内部電極埋め込み式セラミ
ックグリーンシート上の表面段差の凹部分を埋めるため
に更に誘電体スラリーを塗布する等の工程を設けること
も提案されている（例えば特開平２−３６５０９号公
報）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の技術では、誘電体グリーンシート上に内部電極を形
成するために、内部電極の厚みがセラミックグリーンシ
ートの表面段差になる。

【０００９】通常この表面段差が十分に小さいとき、す
なわち１０〜２０層程度の低積層時には加圧圧着される
過程で誘電体グリーンシートの圧縮性により表面段差は
緩和される。

【００１０】しかし、５０層以上の高積層になると表面
段差の和が大きくなり誘電体グリーンシートの圧縮性だ
けでは緩和することができずに積層時の圧力は内部電極
が存在する部分が高く、内部電極が存在しない部分には
圧力が十分にかからなくなる。従って内部電極の存在し
ない部分はセラミックグリーンシート間の接着が不十分
となり、積層セラミックコンデンサの側面のクラックや
内部電極端部近傍のデラミネイション（層間剥離）等の
外観不良または内部構造不良が引き起こされる。この現
象は誘電体層の薄層化や高積層化に伴ってより顕著にな
り、積層セラミックコンデンサの小型化大容量化を進め
る上で重大な問題となっている。

【００１１】この表面段差を低減するために、内部電極
埋め込み式セラミックグリーンシートが提案されてい
る。しかし、このセラミックグリーンシートにおいても
表面段差が発生してしまう。図５（ａ），（ｂ）に従来
の内部電極埋め込み式セラミックグリーンシートの表面
段差発生の動作を示す。図５（ａ）はベースフィルム５
３上に形成された内部電極５１となる乾燥塗膜の上から
誘電体スラリー５２を塗布し、乾燥する前の断面をモデ
ル的に示した図である。図５（ｂ）は図５（ａ）の乾燥
後の断面をモデル的に示した図である。

【００１２】ベースフィルム５３上に形成された内部電
極５１の上から誘電体スラリー５２をドクターブレード
法により塗布すると、塗布された誘電体スラリー５２の
液面は内部電極５１の有無にかかわらず、ベースフィル
ム５３に対して常に一定となる（図５（ａ））。しか
し、乾燥時にベースフィルム５３上に存在する誘電体ス
ラリー５２と内部電極５１上にある誘電体スラリー５２
は同じ割合で収縮するが、内部電極５１の厚みは乾燥の
前後で変化しない。従って、内部電極５１が存在する部
分と存在しない部分にセラミックグリーンシートの厚み
の差、すなわち表面段差が生じてしまう（図５
（ｂ））。故に、従来の内部電極埋め込み式セラミック
グリーンシートを用いた積層セラミックコンデンサにつ
いても同様に上述した問題点を有している。

【００１３】また、従来の内部電極埋め込み式セラミッ
クグリーンシート上に発生した表面段差の凹部分を埋め
るために、更に誘電体スラリーを塗布する等の工程を設
けることも提案されているが、工程数増加によるコスト
アップが問題となり量産化にはそぐわない。

【００１４】また、従来の内部電極埋め込み式セラミッ
クグリーンシートにおいて、金属ペースト上に誘電体ス
ラリーを塗布すると金属ペースト中に含まれる樹脂の一
部が誘電体スラリー中に溶解することにより、金属ペー
スト中の金属粉末が誘電体スラリー中に混入して積層セ
ラミックコンデンサの初期ショート不良や信頼性の低下
を引き起こすという問題がある。

【００１５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、誘電体層の薄層化高積層化を行っても外観不良また
は内部構造不良の発生率が極めて低く、初期ショート不
良の無い高い信頼性を持った積層セラミックコンデンサ
を安価に提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明における積層セラミックコンデンサの製造方
法は、ベースフィルム上に内部電極となる金属ペースト
を所定の内部電極形状にパターンニングする工程と、前
記ベースフィルム上に形成された内部電極となる前記金
属ペーストを磁力により支持した状態で、前記金属ペー
スト上に誘電体粉末を含むスラリーを塗布、乾燥させる
ことによりセラミックグリーンシートを作製する工程
と、前記セラミックグリーンシートを積層する工程と、
焼成する工程とからなる。

【００１７】また、ベースフィルム上に内部電極となる
金属ペーストを所定の内部電極形状にパターンニングす
る工程と、前記ベースフィルム上に形成された内部電極
となる前記金属ペーストを乾燥させた後、磁力により支
持した状態で、前記金属ペースト上に誘電体粉末を含む
スラリーを塗布、乾燥させることによりセラミックグリ
ーンシートを作製する工程と、前記セラミックグリーン
シートを積層する工程と、焼成する工程とからなる。

【００１８】

【作用】この方法により、ベースフィルム上にパターン
ニングされた金属ペーストを磁力により支持した状態
で、金属ペースト上に誘電体スラリーを塗布、乾燥させ
ることによって内部電極が存在する部分と存在しない部
分のセラミックグリーンシートの厚みの差、すなわち表
面段差が極めて小さいセラミックグリーンシートが従来
例のような複雑な工程を経ずに得られる。また、ベース
フィルム上にパターンニングされた金属ペーストを磁力
により支持することで、その上から誘電体スラリーを塗
布してもパターンニングされた内部電極形状の乱れが発
生しない。

【００１９】従って、このセラミックグリーンシートを
積層することにより誘電体層の薄層化高積層化をしても
外観不良または内部構造不良の発生率が極めて低く、初
期ショート不良の無い高い信頼性を持った積層セラミッ
クコンデンサを安価に提供することができる。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第一の実施例の積層セラミッ
クコンデンサの製造方法について図１（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）を参照しながら説明する。図１（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、１１は内部電極とな
る金属ペースト、１２は誘電体スラリー、１３はベース
フィルム、１４は磁力発生基板である。

【００２１】まず、図１（ａ）に示すようにＮｉ粉末と
エチルセルロース系バインダ及びα−テルピネオールか
ら成る有機ビヒクルと混練した内部電極となる金属ペー
スト１１を所定のパターンを用いてスクリーン印刷法に
よりベースフィルム１３となるＰＥＴフィルム上に塗布
した。

【００２２】次に、図１（ｂ）に示すようにベースフィ
ルム１３上に塗布された金属ペースト１１を乾燥させる
前に、ベースフィルム１３をはさんで金属ペースト１１
を塗布した面の反対側から磁力発生基板１４を接近また
は接触させてこの金属ペースト１１を支持した。

【００２３】次に、図１（ｃ）に示すようにこの状態を
保持したままで、チタン酸バリウムを主成分とする誘電
体粉末とバインダとしてポリビニルブチラール系樹脂を
含んだ有機ビヒクルとを混練した誘電体スラリー１２を
ドクターブレード法により金属ペースト１１が塗布され
たベースフィルム１３面上に塗布後、図１（ｄ）に示す
ように金属ペースト１１と誘電体スラリー１２を同時に
乾燥してセラミックグリーンシートを得た。

【００２４】本実施例では内部電極としてパターンニン
グされた金属ペースト１１中の単位面積当りのＮｉ粉末
重量が２ｍｇ／ｃｍ²になるように塗布した。また、セ
ラミックグリーンシートの厚みは内部電極が存在しない
誘電体部分の乾燥後の厚みが２０μｍとなるように塗布
した。また、金属ペースト１１と誘電体スラリー１２の
乾燥後の収縮率が同程度となるように双方のペースト及
びスラリーにおける固形分と溶剤量を調製した。

【００２５】（実施例２）以下本発明の第二の実施例の
積層セラミックコンデンサの製造方法について図面を参
照しながら説明する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）において、２１は内部電極となる金属ペースト、
２２は誘電体スラリー、２３はベースフィルム、２４は
磁力発生基板である。

【００２６】まず、図２（ａ）に示すようにＮｉ粉末と
エチルセルロース系バインダ及びα−テルピネオールか
ら成る有機ビヒクルとを混練した内部電極となる金属ペ
ースト２１を所定のパターンを用いてスクリーン印刷法
によりベースフィルム２３となるＰＥＴフィルム上に塗
布後乾燥した。

【００２７】次に、図２（ｂ）に示すようにベースフィ
ルム２３上に塗布後乾燥された金属ペースト２１に、ベ
ースフィルム２３をはさんで金属ペースト２１を塗布し
た面の反対側から磁力発生基板２４を接近または接触さ
せ、この金属ペースト２１を支持した。

【００２８】次に、図２（ｃ）に示すようにこの状態を
保持したままで、チタン酸バリウムを主成分とする誘電
体粉末とバインダとしてポリビニルブチラール系樹脂を
含んだ有機ビヒクルとを混練した誘電体スラリー２２を
ドクターブレード法により金属ペースト２１が塗布され
たベースフィルム２３面上に塗布後、図２（ｄ）に示す
ように誘電体スラリー２２を乾燥してセラミックグリー
ンシートを得た。

【００２９】本実施例では内部電極としてパターンニン
グされた金属ペースト２１中の単位面積当りのＮｉ粉末
重量が２ｍｇ／ｃｍ²になるように塗布した。また、セ
ラミックグリーンシートの厚みは内部電極が存在しない
誘電体部分の乾燥後の厚みが２０μｍとなるように塗布
した。

【００３０】本発明の第一及び第二の実施例により得ら
れたセラミックグリーンシートの内部電極が存在する部
分とそれが存在しない部分の厚みの差、すなわち表面段
差を表面粗さ計で測定した。また、内部電極の形状の乱
れについては、ベースフィルムから剥離したセラミック
グリーンシート面の内部電極と誘電体グリーンシートの
境目を光学顕微鏡により観察し、誘電体グリーンシート
中への金属粉末の混入を確認した。比較のために従来法
による内部電極埋め込み式セラミックグリーンシートに
ついても同様に段差の測定及び内部電極の乱れの確認を
行った。尚、このセラミックグリーンシートは誘電体部
分の厚みが２０μｍ、内部電極としてパターンニングさ
れたＮｉペースト中の単位面積当りのＮｉ粉末重量が２
ｍｇ／ｃｍ²となるように作製したものである。これら
の結果を（表１）に示す。

【００３１】

【表１】 （表１）の結果から明らかなように、本発明の製造方法
により表面段差の少ないセラミックグリーンシートを得
ることができる。また、内部電極の形状の乱れも発生し
ていなかった。

【００３２】次に、上記の実施例により得られたセラミ
ックグリーンシートを積層した積層セラミックコンデン
サについて説明する。

【００３３】まず、所定の基板上に厚み２０μｍの誘電
体シートを１０枚加圧圧着して積層し、積層セラミック
コンデンサの上下の無効層部分の一方とした。

【００３４】次に、その上に、積層セラミックコンデン
サの有効層部分として、第一及び第二の実施例により製
造されたセラミックグリーンシートを内部電極が外部電
極形成部に交互に露出するように１０１枚加圧圧着して
積層した。

【００３５】次に、その上から厚み２０μｍの誘電体シ
ートを１０枚加圧圧着して積層し、積層セラミックコン
デンサの上下の無効層部分の一方とした。

【００３６】このようにして得られた積層ブロックを焼
結素体の寸法が長さ３．２ｍｍ×幅１．６ｍｍとなるよ
うに切断してグリーンチップとした。

【００３７】このグリーンチップを脱バインダ工程、焼
成工程、外部電極形成工程を経て積層セラミックコンデ
ンサとした。

【００３８】得られた積層セラミックコンデンサについ
て外観検査と内部構造検査を行い、外観検査は実体顕微
鏡を用いて３０倍に拡大し、積層セラミックコンデンサ
の側面に横ひびが確認されたものを不良品とした。ま
た、内部構造検査は樹脂で埋め込んだ積層セラミックコ
ンデンサを内部電極に対して垂直になるように長手方向
から研磨を行い、内部電極端部付近を光学顕微鏡を用い
て５０倍に拡大し、内部にデラミネイション（層間剥
離）が確認されたものを不良品とした。一方、得られた
積層セラミックコンデンサの初期ショート率を測定し、
金属ペースト中の金属粉末が誘電体スラリー中にどの程
度混入しているかの目安とした。各検査とも２００個に
ついて調査し、その結果を（表２）に示す。

【００３９】また、比較のために従来の内部電極埋め込
み式セラミックグリーンシートを用いて上記方法と同様
に作製した積層セラミックコンデンサについても同様の
検査を行った。

【００４０】

【表２】 （表２）の結果から明らかなように、本発明の製造方法
により誘電体層の薄層化高積層化をしても外観不良また
は内部構造不良の発生率が極めて低く、初期ショート不
良の無い高い信頼性を持った積層セラミックコンデンサ
が得られた。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明の積層セラミックコ
ンデンサの製造方法は、ベースフィルム上にパターンニ
ングされた金属ペーストを磁力により支持した状態で、
金属ペースト上に誘電体スラリーを塗布、乾燥させるこ
とによって内部電極が存在する部分と存在しない部分に
セラミックグリーンシートの厚みの差、すなわち表面段
差が極めて小さいセラミックグリーンシートが従来例の
ような複雑な工程を経ずに得られる。また、ベースフィ
ルム上にパターンニングされた金属ペーストを磁力によ
り支持することで、その上から誘電体スラリーを塗布し
てもパターンニングされた内部電極の形状の乱れが発生
しない。

【００４２】従って、このセラミックグリーンシートを
積層することにより誘電体層の薄層化高積層化をしても
外観不良または、内部構造不良の発生率が極めて低く、
初期ショート不良の無い高い信頼性を持った積層セラミ
ックコンデンサを安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第一の実施例における積層セラ
ミックコンデンサの製造方法のベースフィルム上に金属
ペーストを印刷した状態の断面図 （ｂ）同じく磁力発生基板に保持させた状態の断面図 （ｃ）同じく誘電体スラリーを塗布した状態の断面図 （ｄ）同じく乾燥してセラミックグリーンシートとした
状態の断面図

【図２】（ａ）本発明の第二の実施例によるベースフィ
ルム上に金属ペーストを印刷乾燥した状態の断面図 （ｂ）同じく磁力発生基板に保持させた状態の断面図 （ｃ）同じく誘電体スラリーを塗布した状態の断面図 （ｄ）同じく乾燥させセラミックグリーンシートとした
状態の断面図

【図３】従来のセラミックグリーンシートの断面図

【図４】従来の内部電極埋め込み式セラミックグリーン
シートの断面図

【図５】（ａ）従来の内部電極埋め込み式セラミックグ
リーンシートの乾燥前の表面段差発生の動作を説明する
ための図 （ｂ）従来の内部電極埋め込み式セラミックグリーンシ
ートの乾燥後の表面段差発生の動作を説明するための図

【符号の説明】

１１ 内部電極となる金属ペースト １２ 誘電体スラリー １３ ベースフィルム １４ 磁力発生基板 ２１ 内部電極となる金属ペースト ２２ 誘電体スラリー ２３ ベースフィルム ２４ 磁力発生基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長井 淳夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースフィルム上に内部電極となる金属
   ペーストを所定の内部電極形状にパターンニングする工
   程と、前記ベースフィルム上に形成された内部電極とな
   る前記金属ペーストを磁力により支持した状態で、前記
   金属ペースト上に誘電体粉末を含むスラリーを塗布、乾
   燥させることによりセラミックグリーンシートを作製す
   る工程と、前記セラミックグリーンシートを積層する工
   程と、焼成する工程からなる積層セラミックコンデンサ
   の製造方法。
2. 【請求項２】 ベースフィルム上に内部電極となる金属
   ペーストを所定の内部電極形状にパターンニングする工
   程と、前記ベースフィルム上に形成された内部電極とな
   る前記金属ペーストを乾燥させた後磁力により支持した
   状態で、前記金属ペーストの上から誘電体粉末を含むス
   ラリーを塗布、乾燥させることによりセラミックグリー
   ンシートを作製する工程と、前記セラミックグリーンシ
   ートを積層する工程と、焼成する工程とからなる積層セ
   ラミックコンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】 内部電極となる金属ペースト中の金属粉
   末がニッケルまたはニッケル合金である請求項１または
   請求項２記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。