JPH11144992A - セラミックシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート表面が平滑であり、且つキャリヤフィ
ルム等の支持体からの剥離が容易に行えるセラミックシ
ートの製造方法を提供する。 【解決手段】 第１塗工装置１Ａによりキャリヤフィル
ムＦ上に塗布したスラリーを高温で短時間で乾燥させ
る。この場合、スラリーの表面は溶剤の沸騰痕などで荒
れ、表面粗さが増大するが、バインダの沈降が無いの
で、キャリヤフィルムＦからの剥離が容易になる。さら
に、この乾燥したスラリーの上に、第２塗工装置１Ｂに
よってスラリーを塗布して、上記温度よりも低い温度で
乾燥してセラミックシートを得る。これにより、このス
ラリーには溶剤の沸騰が起こらず、スラリーの上面は平
滑になり、またスラリーが先に乾燥したスラリーのピン
ホールや表面荒れの凹部に充填されると共に、バインダ
が底部に沈降し、先に乾燥させたスラリーとの間の密着
性を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックシート
の製造方法に関し、例えば積層磁器コンデンサーの製造
等に用いるセラミックシートの製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層磁器コンデンサの製造は、ま
ず初めに、セラミックシートの製造から始まる。

【０００３】一般に、セラミックシートは、セラミック
粉体に対して、バインダーと称される有機結合体と、エ
タノールやトルエン等の有機溶剤とを混合し、セラミッ
クスラリーを得た後、このセラミックスラリーをリバー
スコーターなどを用いて支持体としてのキャリアフィル
ム（ＰＥＴ製）の上に５〜３０μｍ程度の肉厚に塗工す
ることにより得られる。

【０００４】これによって得られたセラミックシートの
表面に、ニッケル（Ｎi ）や銀（Ａg ）−パラジウム
（Ｐd）等の金属ペーストを印刷して内部電極を形成
し、この内部電極が形成されたセラミックシートを積み
重ねて直方体形状の積層体を形成した後、この積層体を
1200℃以上の高温で焼成して焼結体を形成する。

【０００５】更に、この焼結体に内部電極に導通する外
部電極を形成することにより積層磁器コンデンサを得て
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品の小型
大容量化が進むにつれて、セラミックシートの膜厚（肉
厚）も５μｍ以下のものが必要となってきた。

【０００７】しかし、従来と同様の製造方法によって膜
厚を薄くしたセラミックシートを製造した場合、膜厚を
薄くするにつれて、セラミックシート中のピンホールや
セラミックシート表面の表面粗さが増大し、さらには支
持体としてのキャリアフィルムからセラミックシートを
剥離することが困難になるという問題が発生している。

【０００８】このようなセラミックシートを用いて、例
えば積層磁器コンデンサを製造した場合、ピンホールの
存在によって上下層の内部電極がショートする（導通す
る）不具合が生じる。

【０００９】また、小型大容量化を図るために内部電極
の膜厚も薄くする必要があるが、セラミックシートの表
面が荒れているため、内部電極に連続性が得られず、容
量が低下してしまう。即ち、図２及び図３に示すよう
に、表面が荒れたセラミックシート２１上に金属ペース
トを薄く印刷すると、セラミックシート２１表面の凹凸
のために、印刷した金属ペーストに滲みやカスレ或いは
段差が生じて、内部電極２２の形状が所望の形状でなく
なったり、内部電極２２が形成されない非形成領域２３
が生じたり、或いは内部電極２２が形成されていても周
囲と導通していない非導通領域２４が生じて、容量の低
下が生じてしまう。さらに、セラミックシート２１中の
ピンホール２５が増えると、シート強度が低下したり、
ピンホール２５上に内部電極を形成して積層コンデンサ
等を製造した場合には上下層の内部電極間がショートし
てしまう。

【００１０】ここで、図２は表面が荒れたセラミックシ
ート上に形成された内部電極を示す平面図、図３は図２
におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図である。

【００１１】前述したピンホール、表面荒れの発生、及
び剥離困難等の現象の要因としては、例えば次のような
ことが考えられる。即ち、第１には、セラミックシート
の膜厚が薄くなるにつれて、セラミックスラリーの乾燥
が速くなり、有機溶剤の沸騰が生じて、ピンホールが生
じたり、表面が荒れたりする。

【００１２】第２には、セラミックシートを時間をかけ
て乾燥すると、キャリヤフィルム側にバインダが沈降し
て、キャリヤフィルムからセラミックシートを剥離し難
くなる。

【００１３】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、シー
ト表面が平滑であり、且つキャリヤフィルム等の支持体
からの剥離が容易に行えるセラミックシートの製造方法
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、セラミック粉体とバインダと溶剤とを混
合したスラリーを支持体の表面に塗布して乾燥させ、セ
ラミックシートを形成するセラミックシートの製造方法
において、前記支持体の表面に所定膜厚にスラリーを塗
布した後、前記支持体に塗布したスラリーを、前記バイ
ンダがスラリー底部に沈降する前に、第１の温度により
短時間で乾燥する工程と、この後、乾燥したスラリーの
表面に所定膜厚にスラリーを塗布して、溶剤が沸騰しな
い前記第１の温度よりも低い温度で乾燥する工程とを含
むセラミックシートの製造方法を提案する。

【００１５】本発明によれば、支持体上に塗布されたス
ラリーを高温で短時間で乾燥させた場合、スラリーの表
面は溶剤の沸騰痕などで荒れ、表面粗さが増大するが、
バインダの沈降が無く、偏析が起こらないため、支持体
からの剥離が容易になる。さらに、この乾燥したスラリ
ーの上にスラリーを塗布して、前記第１の温度よりも低
い温度で乾燥することにより、このスラリーには溶剤の
沸騰が起こらず、スラリーの上面は平滑になり、またス
ラリーが先に乾燥したスラリーのピンホールや表面荒れ
の凹部に充填されると共に、スラリー自体にバインダの
偏析が生じてバインダが底部に沈降し、先に乾燥させた
表面が荒れたスラリーとの間の密着性を増大させる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態にお
けるセラミックシートの製造装置を示す構成図である。
図において、１Ａ，１Ｂは直列に配置された第１及び第
２塗工装置で、それぞれドクターブレードやロールコー
タ、リバースコーター等を備えた塗工機２Ａ，２Ｂと、
電熱ヒータ等の熱源を有する乾燥炉３Ａ，３Ｂとから構
成されている。

【００１７】支持体として用いられるＰＥＴ等の帯状の
キャリヤフィルムＦは、第１塗工装置１Ａ内の塗工機２
Ａから乾燥炉３Ａを通過した後、第２塗工装置１Ｂ内の
塗工機２Ｂから乾燥炉３Ｂに向かって供給される。一定
速度で走行するキャリヤフィルムＦの上面には、第１塗
工装置１Ａの塗工機２Ａを通過する過程でセラミックス
ラリーが所定厚さ（例えば２μｍの厚さ）と所定の幅を
もって塗工され、該塗工スラリーは乾燥炉３Ａを通過す
る過程で所定温度（例えば８０℃の温度）で乾燥され半
固形状とされる。さらにこの半固形状とされたセラミッ
クスラリーの上面には、第２塗工装置１Ｂの塗工機２Ｂ
を通過する過程でセラミックスラリーが所定厚さ（例え
ば２μｍの厚さ）と所定幅をもって塗工され、該塗工ス
ラリーは乾燥炉３Ｂを通過する過程で所定温度（例えば
４０℃の温度）で乾燥され、第１及び第２塗工装置１
Ａ，１Ｂにおいて塗工されたセラミックスラリー全体が
セラミックグリーンシート（以下、グリーンシートと称
する）Ｓとなる。

【００１８】上記のセラミックスラリーは従来と同様、
セラミック粉末と水，溶剤等の溶媒と有機バインダとを
適宜割合で混合して調製されている。

【００１９】１１は加工装置で、ドラム１２と、１対の
切断刃１３ｂを有する切断具１３と、ドラム１４と、１
対のプレート１５とから構成されている。

【００２０】ドラム１２は、キャリヤフィルムＦよりも
長さが大きな円筒形状を成し、その中心部に軸杆１２ａ
を備えている。このドラム１２は、ブラケット（図示省
略）等に軸杆１２ａを回動自在に支持され、塗工装置１
の出口側に横向き状態で配置されている。

【００２１】切断具１３は、上記ドラム１２の中心線と
平行なシャフト１３ａと、シャフト１３ａの両端部に配
置された同一径の切断刃１３ｂと、両切断刃１３ｂをシ
ャフト１３ａ上の所定位置に固定するための固定部材１
３ｃ、例えばシャフト１３ａのネジ部との協働で切断刃
１３ｂを固定するダブルナットやボルト操作による縮径
にでシャフト１３ａに固着されるＣリング等を備えてい
る。

【００２２】この切断具１３は、ブラケット（図示省
略）等にシャフト１３ａを回動自在に支持され、両切断
刃１３ｂの刃先をフィルム厚に相当する距離をおいて上
記ドラム１２の周面に対向している。ちなみに各切断刃
１３ｂの位置は固定部材１３ｃを緩めることでシャフト
１３ａ上の任意位置に変更することができる。

【００２３】ドラム１４は、上記ドラム１２より小径で
且つキャリヤフィルムＦよりも長さが大きな円筒形状を
成し、その中心部に軸杆１４ａを有している。このドラ
ム１４は、ブラケット（図示省略）等に軸杆１４ａを回
動自在に支持され、上記ドラム１２の下方位置に横向き
状態で平行に配置されている。

【００２４】両プレート１５は、垂線に対し鋭角的に傾
斜し上端を先鋭に加工された剥離部１５ａと、該剥離部
１５ａの下端から外側に向けて鋭角的に傾斜した案内部
１５ｂとを一体に備えている。この剥離用プレート１５
は、ブラケット（図示省略）等に上記切断刃１３ｂと同
一間隔をおいてその一部を固定支持され、剥離部１５ａ
の上端をフィルム厚に相当する距離をおいて上記ドラム
１４の周面に対向している。ちなみに各プレート１５の
位置はブラケットに対する固定を解除することで幅方向
の任意に変更することができる。

【００２５】グリーンシート形成後のキャリヤフィルム
Ｆはドラム１２の周面にその下面を支持されながら該ド
ラム１２と切断刃１３ｂとの間に送り込まれる。

【００２６】キャリヤフィルムＦ上のグリーンシートＳ
は、切断刃１３ｂを通過する際に、その幅方向両端部に
シート端から所定距離をおいてシート厚に相当する深さ
の切り込み線Ｌを平行に形成される。

【００２７】切り込み線形成後のグリーンシートＳはキ
ャリヤフィルムＦと共にそのまま下方に移動し、ドラム
１４とプレート１５との間に送り込まれる。

【００２８】さらに、キャリヤフィルムＦ上のグリーン
シートＳは、プレート１５の剥離部１５ａを通過する際
に、切り込み線の外側部分を該剥離部１５ａの傾斜に従
って持ち上げられてキャリヤフィルムＦから剥離され、
剥離された部分は剥離部１５ａから案内部１５ｂに移行
して案内部１５ｂの傾斜に従って外側に案内され、その
下方に配置された回収容器１６内に収容される。

【００２９】次に、本実施形態におけるセラミックグリ
ーンシートの製造方法、及びこれを用いた積層コンデン
サの製造方法を説明する。

【００３０】本実施形態では、使用するセラミック粉体
としてBaTiO₃ 粉体を用意した。これにトルエンとエチ
ルアルコールを１：１で混ぜたものに、ブチラール系バ
インダを１２重量％混ぜ合わせ、出来上がったセラミッ
クスラリーをリバースコーターを用いて塗工した。

【００３１】前述のように、第１塗工装置１Ａにおける
塗工乾燥温度を８０℃とし、乾燥後、第２塗工装置１Ｂ
による２度目の塗工を行い、第２塗工装置１Ｂにおける
２度目の乾燥温度を４０℃にして乾燥させた。第１及び
第２塗工装置１Ａ，１Ｂにおけるセラミックスラーの塗
工膜厚は、それぞれ２μmとし、２層構造のグリーンシ
ートＳを生成した。

【００３２】この後、生成したグリーンシートＳを用い
て積層コンデンサを生成した。即ち、生成したグリーン
シートＳの上面に、ニッケル（Ｎi ）金属を用いた内部
電極ペーストを塗布して、これを２００層積層し、所望
の大きさにカットして、脱バインダ処理を施した後、焼
成を行った。次いで、出来上がった焼結体の両端部に外
部電極を形成して、積層磁器コンデンサを得た。

【００３３】前述の工程により製造したセラミックグリ
ーンシートＳの評価方法の実施例として次の測定を行っ
た。

【００３４】即ち、キャリヤフィルムＦからの剥離性の
評価として、グリーンシートＳをキャリヤフィルムＦか
ら剥離するのに必要な力と、積層歩留を測定した。グリ
ーンシートＳをキャリヤフィルムＦから剥離するのに必
要な力が大きいと、剥離時におけるグリーンシートＳの
破損や歪みが生じて、積層精度が低下して、積層歩留が
悪化する。

【００３５】また、グリーンシートＳの表面粗さを測定
すると共に、得られた積層コンデンサの静電容量を測定
した。

【００３６】さらに、ピンホール（シート欠陥）の発生
率の評価として、得られた積層コンデンサにおける内部
電極のショート発生率を測定した。

【００３７】また、比較例として、本実施形態と同様の
材料により従来の製造方法を用いて、キャリヤフィルム
上に厚さ４μｍに塗工したセラミックスラリーを８０℃
の温度で乾燥して得られたセラミックグリーンシート、
及びこれを用いて同様に製造した積層コンデンサに対し
て同様の測定を行い上記実施例と比較した。

【００３８】図４は、実施例及び比較例における測定結
果を示す図である。図に示すように、実施例ではキャリ
ヤフィルムＦからの剥離に必要な力は１．３ｇｆ、積層
歩留は９８％、表面粗さは０．０８μｍ、静電容量は１
０．３μＦ、ショート発生率は０％であった。

【００３９】一方、比較例においては、キャリヤフィル
ムＦからの剥離に必要な力は２．６ｇｆ、積層歩留は７
６％、表面粗さは０．２０μｍ、静電容量は８．１μ
Ｆ、ショート発生率は２．５％であった。

【００４０】前述したように、本実施形態のセラミック
シートの製造方法によれば、従来に比べて飛躍的に製品
品質と歩留まりが向上する。

【００４１】本実施形態は、同一スラリーを用い２回の
塗工を重ね、それぞれの塗工におけるスラリーの乾燥条
件を変更するだけで表面粗さを改善すると共に、キャリ
ヤフィルムからの剥離力を軽減し、さらにピンホールの
発生の防止の3つの要素を全て満足できる方法である。

【００４２】具体的には、前述のように二度塗工し、１
度目の乾燥温度と２度目の乾燥温度に差を設けることで
ある。特に１度目の温度が２度目の温度よりも高いこと
が必要である。

【００４３】この作用は以下のように考えられる。

【００４４】即ち、スラリーを低温で乾燥させた場合、
高温で一気に乾燥させた場合に比べて、溶剤の蒸発速度
が遅く、溶剤が沸騰することがないため、また、セラミ
ック粉の自然沈降時間も長くなるため表面が平滑にな
る。

【００４５】しかし、この場合、バインダも沈降するた
め、キャリヤフィルムからの剥離も重くなってしまうの
が通常である。

【００４６】また、スラリーを高温で一気に乾燥させた
場合、表面は溶剤の沸騰痕などで荒れ、表面粗さが増大
するものの、バインダの沈降時間も無いため、偏析が起
こらず、キャリヤフィルムからの剥離が軽くなる。

【００４７】これらの現象を応用したのが本発明であ
り、セラミックスラリーを１度塗工して高温で乾燥する
ことにより、キャリヤフィルムからの剥離を軽くし、そ
の後、この上に２度目のセラミックスラリーを塗工し、
この乾燥は低温で行うことで、表面が平らになり、さら
に２度塗工を施すことにより、１度目の塗工によるシー
ト欠陥が完全に除去でき、所望の品質の高いセラミック
グリーンシートを製造できるようになった。

【００４８】尚、前述した製造装置の構成、及び製造過
程におけるセラミックスラリーの塗工膜厚、乾燥温度等
は一例であり、本発明がこれらに限定されることはな
い。例えば、キャリヤフィルム上或いは乾燥したスラリ
ー上に塗工したスラリーの乾燥温度は、スラリーの塗工
膜厚等によっても変わるものであり、適宜最適値を選ん
で設定することが好ましい。

【００４９】また、本実施形態ではセラミックスラリー
の２回の重ね塗工処理を行いセラミックグリーンシート
を製造したが、３回以上の重ね塗工処理を行ってセラミ
ックグリーンシートを製造しても良い。この場合、２回
目以降の塗工スラリーの乾燥温度は２回目と同様の低温
で行い、上下層の密着性を得る必要がある。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えば膜厚５μｍ以下の薄いセラミックシートであって
も、キャリヤフィルム等の支持体からの剥離が容易であ
り、表面が平滑であってシート欠陥の無いセラミックシ
ートを容易に製造することができるという非常に優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるセラミックシート
の製造装置を示す構成図

【図２】従来例における問題点を説明する表面が荒れた
セラミックシート上に形成された内部電極を示す平面図

【図３】図２におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図

【図４】本発明の一実施形態における製造品評価に係る
測定結果を示す図

【符号の説明】

１Ａ…第１塗工装置、１Ｂ…第２塗工装置、２Ａ，２Ｂ
…塗工機、３Ａ，３Ｂ…乾燥炉、１１…加工装置、１２
…ドラム、１３…切断具、１４…ドラム、１５…プレー
ト、１６…回収容器、Ｆ…キャリヤフィルム（支持
体）、Ｓ…セラミックグリーンシート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック粉体とバインダと溶剤とを混
   合したスラリーを支持体の表面に塗布して乾燥させ、セ
   ラミックシートを形成するセラミックシートの製造方法
   において、 前記支持体の表面に所定膜厚にスラリーを塗布した後、
   前記支持体に塗布したスラリーを、前記バインダがスラ
   リー底部に沈降する前に、第１の温度により短時間で乾
   燥する工程と、 この後、乾燥したスラリーの表面に所定膜厚にスラリー
   を塗布して、溶剤が沸騰しない前記第１の温度よりも低
   い温度で乾燥する工程とを含むことを特徴とするセラミ
   ックシートの製造方法。