JPH09139321A - セラミック生シートおよびそれを用いたセラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック生シートもしくは他の電極上に加
圧圧着するときに、電極に起因する凹凸を吸収すること
ができるセラミック生シートを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 有機バインダーとして中空ポリマーを含
むセラミックスラリーでセラミック生シート４を作り、
セラミック生シート４中に含まれる空気量を増やし、同
時にセラミック粉の体積比を小さくすることにより、内
部電極５に起因する凹凸を吸収することができるセラミ
ック生シートが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック電子部品
に用いるセラミック生シートおよびそれを用いたセラミ
ック電子部品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高周波化に伴
い積層セラミックコンデンサに代表されるセラミック電
子部品の需要がますます高まっている。

【０００３】積層型のセラミック電子部品として、ここ
では積層セラミックコンデンサを例にとり説明する。従
来、積層セラミックコンデンサは、次のような方法で製
造されていた。

【０００４】まず、セラミック生シートは、誘電体とな
る金属酸化粉末をポリビニルブチラール、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリロイド等の樹脂をキシレン等の溶
剤中に溶解して作ったビヒクル中に均一分散させ、これ
をスラリーとした後、ドクターブレード等によりシート
状に成形した誘電体セラミック生シートを作製し、その
上に内部電極となる金属、例えばパラジウムを含むペー
ストを所定のパターン形状でスクリーン印刷する。

【０００５】次に、内部電極となる導電体層を形成した
グリーンシートを内部電極となる導電体層が誘電体層を
挟んで交互に対向するように配置して順次積層し、所望
の積層数まで積層を繰り返し、最後に圧力をかけること
でそれらを密着させる。こうして得られた積層体を所望
の大きさのチップに切断する。そしてこのグリーンチッ
プを高温焼成して焼結体を得る。次に、この焼結体の端
面の所定部分に外部電極となる金属ペーストを塗布し、
焼き付けることにより外部電極を形成し積層セラミック
コンデンサが完成する。

【０００６】図２は積層セラミックコンデンサの構造を
示す長さ方向の断面図である。図２において、誘電体セ
ラミック１と、交互に異なる端部に達する内部電極２と
が交互に複数積層され、上記内部電極２を電気的に接続
する両端部に設けられた外部電極３からなっている。

【０００７】最近、電子部品のチップ化は著しく、前述
したとおりこのような積層セラミックコンデンサにおい
ても微小化が望まれている。この積層セラミックコンデ
ンサにおいて、単なる面積の小型化はそのまま電気的容
量の減少につながってしまう。このため積層セラミック
コンデンサの小型化と同時に高容量化が同時に行われな
くてはならない。

【０００８】そして、積層セラミックコンデンサの高容
量化の方法として、誘電体の高誘電率化の他に誘電体層
の薄膜化、誘電体層及び内部電極の多層化が考えられて
いる。

【０００９】しかし、従来の積層方法では、多層化した
ときに内部電極となる導電体層の厚みにより、部分的な
厚みムラあるいは段差が発生してしまう。この厚みムラ
による凹凸により、積層セラミックコンデンサとしての
均一な厚みの積層ができず、積層不良あるいはデラミネ
ーション（層間剥離）やクラック（割れ）等を発生して
しまう問題がある。

【００１０】図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は従
来のセラミック生シートの積層状態を説明するための製
造方法の一実施例である。図３において、６は従来のセ
ラミック生シート、７は内部電極である。まず図３
（Ａ）に示すように第１のセラミック生シート６ａに図
３（Ｂ）に示すように内部電極７を形成する。電極イン
キの形成方法としてはスクリーン印刷等の印刷方法を用
いることができる。次に、この上に図３（Ｃ）のように
同様にセラミック生シート６ｂを積層し、プレス装置に
より加圧圧着したものが図３（Ｄ）である。従来のセラ
ミック生シート６を用いた方法では内部電極７の凹凸を
シートが吸収することができずシートの層間に図のよう
な空隙８ができ積層不良となる。

【００１１】図４は、チップコンデンサの積層数に対す
る中心部と周辺部とでの厚みの差を説明する図である。
ここで、用いたセラミック生シートの厚みは１０ミクロ
ン、内部電極の厚みは３ミクロンである。図４より、積
層数が５０層を越えると中心部と周辺部とで厚みの差が
生じ、積層不良となることがわかる。

【００１２】従来より、この問題に対して、いくつかの
アプローチが採られていた。まず、特開昭５２−１３５
０５０号公報、特開昭５２−１３３５５３号公報では段
差部つまり周辺部に新しく内部電極の分だけ取り除いた
セラミック生シートを介挿し、これを積層後、焼成する
方法が提案されている。しかし、この方法によるとセラ
ミック生シートを精度良く、例えば３．５×１．０ミリ
メートルの大きさに数百個以上取り除く必要がある。特
に、セラミックシート単体では、その薄さ、柔らかさ等
により機械的に取り扱うことはほとんどできない。たと
え、取り扱えたとしても、精度良くパンチング等で打ち
抜き加工することはむずかしい。

【００１３】また、特開平２−５４９１６号公報、特開
平２−５８３１６号公報では、電極インキ中に予め界面
化学的な作用を持つ樹脂等を含ませておくことで、電極
に起因するセラミック生シートの表面に凹凸が発生する
のを防止しようとするものであるが、電極部分の積層密
着性に問題があるものとなっていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来のセ
ラミック生シートの構成では、積層後に加圧しても電極
に起因する凹凸を吸収することはできないという問題点
を有していた。

【００１５】本発明は前記問題点に鑑み、セラミック生
シートに含まれるセラミック粉の体積比を小さくするこ
とでセラミック生シート加圧後の収縮率を増大させ、誘
電体層及び内部電極の多層化されたセラミック電子部品
を製造する際に用いても積層セラミック電子部品の中心
部と周辺部とでの内部電極により発生する段差を低減
し、セラミック生シート間及び内部電極との密着不良を
防止することのできるセラミック生シートを提供するも
のである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、有機バインダーとセラミック粉より構成さ
れ、その内セラミック粉の占める体積比が６０％以下と
したものである。

【００１７】このような構成によれば、他のセラミック
生シートもしくは他の電極上に加圧圧着するときに電極
に起因する凹凸を吸収することができ、積層不良をなく
すことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、有機バインダーとセラミック粉より構成され、その
内セラミック粉の占める体積比が６０％以下としたもの
で、このセラミック生シートを用いて電極を形成し、そ
れを積層する構成としても電極に起因する凹凸を吸収す
ることができる。

【００１９】請求項２に記載の発明は、有機バインダー
に中空ポリマーを用いてセラミック生シートに含まれる
空気量を増やし、電極の凹凸をより吸収しやすくしたも
のである。

【００２０】請求項３に記載の発明は、請求項１のセラ
ミック生シートを用いてセラミック電子部品を製造する
ものであり、積層不良のない高品質なものとできる。

【００２１】請求項４に記載の発明は、請求項２のセラ
ミック生シートをセラミック電子部品の製造に利用する
もので電極にまつわる凹凸の発生をより効率的に阻止す
るものである。

【００２２】請求項５に記載の発明は、請求項３のセラ
ミック電子部品がセラミックコンデンサとしたもので、
高品質なセラミックコンデンサを製造することができ
る。

【００２３】以下本発明の一実施の形態について具体的
に説明する。まず、本発明の一実施の形態の積層セラミ
ック電子部品の製造方法について、図面を参照にしなが
ら説明する。

【００２４】まず、本発明のセラミック生シートの製造
方法についての一例を説明する。まずチタン酸バリウム
１００重量部、水溶性ポリビニルブチラール１０重量
部、中空ポリマー（ロームアンドハースジャパン（株）
商品名：ローペイクＯＰ−８４Ｊ）１０重量部、水１
５０重量部、フタル酸ジブチル４重量部を配合し、ボー
ルミルで２０時間混練してスラリーを作成した。ついで
このスラリーを用いて厚さ７５ミクロンのポリエステル
フィルム上にリバースロール法で誘電体層を形成して、
セラミック生シートを作成した。乾燥後の膜厚は１０ミ
クロンであった。その時のセラミック生シートの粉体体
積比は５０％であった。

【００２５】比較のため、従来方法として中空ポリマー
を含まないセラミック生シートを同様にして用意し、同
様の方法で積層チップコンデンサを製造した。

【００２６】次に、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、
（Ｄ）は本発明のセラミック電子部品を説明するための
製造方法の一実施例である。図１において、４は中空ポ
リマーを含むセラミック生シート、５は内部電極であ
る。まず図１（Ａ）に示す第１のセラミック生シート４
ａに図１（Ｂ）に示すように内部電極５を形成する。電
極インキの形成方法としてはスクリーン印刷等の印刷方
法を用いることができる。

【００２７】次に、この上に図１（Ｃ）のように同様に
中空ポリマーを含むセラミック生シート４ｂを積層し、
プレス装置により加圧圧着したものが図１（Ｄ）であ
る。この操作を数回繰り返し積層した後最終的に加圧し
ても良い。加圧することにより中空ポリマーに含まれる
空気が抜け、全体的に段差の無い積層体を得ることがで
きる。また加圧の方法は熱をかけながら行っても良い。

【００２８】このようにして作製した積層体を所望の大
きさのチップに切断する。そしてこのグリーンチップを
高温焼成して焼結体を得る。次に、この焼結体の端面の
所定部分に外部電極となる金属ペーストを塗布し、焼き
付けることにより外部電極を形成し積層セラミックコン
デンサが完成する。

【００２９】次に、内部電極５に起因する凹凸への効果
を調べた。その結果を（表１）に示す。（表１）におい
て、シート上は内部電極５そのものの厚み、プレス後は
セラミック生シート４を積層プレスした後の凹凸、同様
に積層後は３０層積層した後の積層体の凹凸である。ま
た、両シートに積層不良が発生するまでの積層不良枚数
を示したものである。

【００３０】

【表１】

【００３１】以上のように、中空ポリマーを含むセラミ
ック生シートを使用することで、積層体の凹凸が従来の
セラミック生シートに比較して大きく改善されているこ
とがわかる。

【００３２】次に、セラミック生シートに含まれる有機
バインダー中の中空ポリマー量と、セラミック生シート
中の粉体体積比が、積層性能に及ぼす影響を調べた結果
を（表２）に示す。なお、積層数は１００層とした。

【００３３】

【表２】

【００３４】（表２）より中空ポリマー量１０重量％以
上〜８０重量％以下のものが積層不良を起こしにくいこ
とがわかった。

【００３５】特に本発明では中空ポリマーを構成する性
質（モノマーの種類、ガラス転移温度、粒径等）によっ
て、有機バインダーへの中空ポリマーの必要な添加量は
大きく変わる。また今回は水系のスラリーであったが、
中空ポリマーを溶かさない（もしくは破壊しない）溶剤
系のスラリーで行ってもかまわない。

【００３６】さらに、本発明の方法は、前記実施例で述
べた積層セラミックコンデンサにて要する以外に、多層
セラミック基板、積層バリスタ等その他の積層セラミッ
ク電子部品においても適用できるものである。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明のセラミック生シー
トを使用すれば、これまでセラミックスラリーの本質的
問題とされていた内部電極に起因する凹凸の発生を防止
することができるとともに、このことで歩留まり良く積
層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は本発明を説
明するための中空ポリマーを含むセラミック生シートを
使用したセラミックコンデンサの製造方法の一実施の形
態を工程順に示す断面図

【図２】積層セラミックコンデンサの長さ方向の断面図

【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は従来のセラ
ミック生シートを使用したセラミックコンデンサの製造
方法を工程順に示す断面図

【図４】積層数に対する中心部と周辺部とでの厚みの差
を説明するための図

【符号の説明】

４ａ，４ｂ 中空ポリマーを含むセラミック生シート ５ 内部電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機バインダーとセラミック粉より構成
   され、その内セラミック粉の占める体積比が６０％以下
   としたセラミック生シート。
2. 【請求項２】 有機バインダーが中空ポリマーを含んだ
   ものである請求項１記載のセラミック生シート。
3. 【請求項３】 有機バインダーとセラミック粉より構成
   され、その内セラミック粉の占める体積比が６０％以下
   としたセラミック生シートと、導電体層とを交互に積層
   した後焼成して積層体とするセラミック電子部品の製造
   方法。
4. 【請求項４】 有機バインダーとして中空ポリマーを含
   んだものを用いる請求項３記載のセラミック電子部品の
   製造方法。
5. 【請求項５】 セラミック電子部品がセラミックコンデ
   ンサである請求項３記載のセラミック電子部品の製造方
   法。