JPH1167578A - セラミック積層電子部品の製造方法 - Google Patents

セラミック積層電子部品の製造方法

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JPH1167578A
JPH1167578A JP22613897A JP22613897A JPH1167578A JP H1167578 A JPH1167578 A JP H1167578A JP 22613897 A JP22613897 A JP 22613897A JP 22613897 A JP22613897 A JP 22613897A JP H1167578 A JPH1167578 A JP H1167578A
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JP
Japan
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laminated
sheets
green sheet
thin film
cut
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JP22613897A
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English (en)
Inventor
Yasumichi Tokuoka
保導 徳岡
Takeshi Nomura
武史 野村
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TDK Corp
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック積層電子部品の製造法の改良に関
し、薄膜形成法による膜厚が1.5μm以下の内部電極を
有するセラミック積層電子部品、特に積層チップコンデ
ンサを効率よく製造するための製造手段を提供すること
にある。 【解決手段】 平均粒径0.01〜0.3μmのチタン酸バリ
ウム粒子と熱熱可塑性高分子樹脂とを高分子樹脂の溶融
状態において混練し、該混練物をスリットからの押し出
し成形により支持体フィルムなしのグリーンシートと
し、このシートの表面に蒸着、スパッタおよびメッキな
どの薄膜形成手段により、膜厚1.5μm以下の電極パター
ンを形成する。このシートを通常の方法により、積層、
切断、焼成後、端部電極を設け、積層チップコンデンサ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】積層チップコンデンサに代表
されるセラミック積層電子部品の製造方法の改良に関
し、内部電極を薄膜形成手段により作成するのに適した
グリーンシートを支持体フィルムを用いないで製造する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、積層チップコンデンサに代表され
るセラミック積層電子部品は以下の方法で製造される。
【0003】(1)セラミック誘電体微粒子をバインダ
とともに溶剤中に分散した塗料を作成し、これをプラス
チック支持体フィルム上にドクターブレード法などの手
段により塗布してセラミック誘電体グリーンシートを成
形する。
【0004】(2)上記グリーンシート上に導電性粒子
を含有する導体ペーストをスクリーン印刷などの手段に
より印刷して電極パターンを形成する。電極パターンを
印刷したグリーンシートから支持体ベースフィルムを剥
離し、パターンの位置合わせを行いつつ、複数のグリー
ンシートを積層する。
【0005】(3)この積層体を加圧、圧着し、所定の
サイズに切断してグリーンチップとする。このグリーン
チップを所定の雰囲気、温度で焼成する。
【0006】(4)得られた焼結体の端部に外部電極を
塗布し、焼き付けることにより、積層チップコンデンサ
を得る。
【0007】近年、電子部品の小型化が進む中で、セラ
ミック積層電子部品、特に積層チップコンデンサにおい
ても大容量化、小型化が要求されている。これに対し、
積層チップコンデンサの場合は内部電極間の誘電体層の
厚み(層間厚み)を薄くすること、および内部電極の層
数を増大することが必要であり、誘電体グリーンシート
の成形厚み、および内部電極の厚みを共に薄層化する傾
向が強まっている。
【0008】しかし、グリーンシートの厚みを薄くする
と支持体フィルムをグリーンシートから剥離するとき、
シート膜が損傷を受けやすくなる。また、電極膜を薄く
すると焼成時に電極膜が途切れ易くなるという問題があ
る。
【0009】特に、大容量の積層チップコンデンサを製
造する場合、数百層におよぶ積層工程が必要で、一層を
積層する毎にグリーンシートから支持体フィルムを剥離
する必要があり、生産効率およびコストアップのため、
問題となっていた。
【0010】これを解決する手段としてはグリーンシー
ト自体が強靭で支持体ベースフィルムを必要としない自
立性グリーンシートが提案された。(例えば、特表平4-
500835、 特開平5-190043)なお、特表とは公表特許公
報の略である。
【0011】しかしながら、これらの自立性のグリーン
シートは特表平4-500835の請求の範囲6項、表6または
特開平5-190043のページ4右33行に記載されているよ
うに、本質的に多孔性である。このため、表面粗さ(R
z)が1.5μm以下のシートを上記の方法で作成すること
は極めて困難である。この多孔性シートに導体ペースト
を用いてスクリーン印刷し、比較的厚い電極膜とする場
合は特に問題無く、むしろ導体ペーストの溶剤が空孔か
ら飛散し、乾燥し易くなる。しかしながら、大容量化の
ために内部電極も薄層化しなくてはならないという要求
に対しては、以下の問題がある。
【0012】まず、電極膜の形成に導体ペーストを用い
ると、薄膜化により電極膜中の単位面積当たりの導体粒
子量(付着量)が減少して、一般に焼成後の電極膜が途
切れ易くなる。この問題に対しては膜中の導体粒子の充
填密度を高めることで改善できるが、導体ペーストで電
極膜を形成した場合、結合剤として高分子バインダが含
まれるため、導体粒子の充填密度としては50体積%程
度が上限である。これを解決する手段としては、高分子
バインダを必要としない蒸着、スパッタリングまたは無
電解メッキなどによる方法により、高充填の薄膜電極膜
を作成し、これを用いる方法が各種提案されている。
(例えば、特開昭60-83315、 特開昭64-42809、 特開平
7-45471) しかしながら、公知の多孔性グリーンシートを使用した
場合、薄膜法による電極膜を均一に形成することはグリ
ーンシートの表面の凹凸により困難である。また、仮に
薄膜電極が作成できても積層後の圧着工程において、シ
ート中の孔の潰れによる寸法変動が発生し、この影響で
薄膜電極層が局部的に引き伸ばされ、結果的に電極が途
切れるという問題を生ずる。
【0013】さらに、公知の多孔性グリーンシートを使
用し、薄膜電極を無電解メッキにより形成する場合はメ
ッキ液がシート中に浸入し、その後、洗浄しても残留イ
オンにより、誘電特性や絶縁性を劣化させることがわか
った。
【0014】表面粗さ(十点平均粗さ:Rz)は、JIS B
0601-1994で定義されており、以下の方法で測定する。
【0015】表面粗さ計を用いて測定したチャートの粗
さ曲線から、その平均線の方向に基準長さを0.8mmだ
け抜き取り、抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂
から5番目までの山頂標高の絶対値の平均値と、最も低
い谷底から5番目までの谷底の標高の絶対値の平均値と
の和から求める。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、支持体フィルムを使用
することなく、しかも薄膜形成法による膜厚が1.5μm
以下の内部電極を有する大容量のセラミック積層電子部
品を効率よく製造するための製造手段を提供することに
ある。そして、特に積層チップコンデンサを例として説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は下記
(1)〜(4)の方法にて達成できる。
【0018】(1) セラミック誘電体粒子と高分子樹
脂を主成分とする混合物からなるグリーンシートを表面
粗さ(Rz)が1.5μm以下に形成し、この上に薄膜形成
手段により電極パターンを形成したものを複数枚積層
し、圧着、切断後、焼成することを特徴とするセラミッ
ク積層電子部品の製造方法。
【0019】(2) セラミック誘電体粒子が0.01〜0.
3μmの平均粒径を有するチタン酸バリウム粒子を主成
分とすることを特徴とする(1)記載の製造方法。
【0020】(3) 押出し成形できる熱可塑性高分子
樹脂を使用することを特徴とする(1)または(2)記
載の製造方法。
【0021】(4) 薄膜形成手段が無電解メッキ、蒸
着またはスパッタリングにより膜厚1.5μm以下の電極
パターンを形成することを特徴とする(1)、(2)、
または(3)記載の製造方法。
【0022】
【発明の実施の形態】セラミック誘電体粒子例えばチタ
ン酸バリウム粒子と熱可塑性高分子樹脂とを高分子樹脂
の溶融状態において混練し、該混練物をスリットからの
押出し成形、あるいは延伸成形により支持体フィルムを
用いないグリーンシートを形成する場合、チタン酸バリ
ウム粒子の平均粒径を0.3μm以下の超微粒子を使用す
ることにより、表面粗さ(Rz)が1.5μm以下の平坦で
緻密な自立性グリーンシートを得ることができる。
【0023】このシートの表面に蒸着、スパッタリング
または無電解メッキなどの薄膜形成手段により、膜厚1.
5μm以下の電極パターンを均一に形成することが可能
である。また、無電解メッキにより電極パターンを作成
する場合に問題となっている膜へのメッキ液の浸透はグ
リーンシートの緻密性によって防ぐことが可能である。
【0024】一方、平均粒径が0.3μmを超えるチタン
酸バリウム粒子を用いた場合、得られたグリーンシート
の表面粗さ(Rz)は1.5μmを超えるため、この上に薄
膜形成手段により、薄膜電極を形成した場合、電極膜厚
が1.5μm以下になるとグリーンシートの凹凸により、
形成された膜が不均一になり、かつシートへの密着性が
悪化するおそれがある。
【0025】したがって、グリーンシートを形成するチ
タン酸バリウム粒子の平均粒径は0.3μm以下でなけれ
ばならないが、平均粒径が0.01μm未満になると粒子の
表面積の増大に伴い、溶融した高分子樹脂への均一な分
散が困難になり、シートの表面性はむしろ悪化する。ま
た、粒子の微細化により、誘電特性の劣化や粉体として
のハンドリングが難しくなるという問題点も生ずる。
【0026】以上より、好ましい粒子の平均粒径の範囲
は0.01〜0.3μmであるが、さらに平滑なグリーンシー
トを得るためには図1に示す様に0.05〜0.2μmの範囲
が好ましい。
【0027】シートを構成する熱可塑性高分子樹脂とし
ては常温以上で溶融し、押出し成形が可能であり、かつ
1200℃以上で焼成したとき誘電体特性に悪影響をおよぼ
す残留成分がない樹脂を使用することができる。例え
ば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピ
レン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂またはセルロ
ース樹脂などが好ましい。
【0028】また、高密度の薄膜電極膜を作成する手段
としては、バインダを含有しない薄膜形成方法が好まし
く、無電解メッキ、蒸着またはスパッタリング法が有効
である。特に、無電解メッキ法の場合、グリーンシート
が緻密で空孔が極めて少ないため、活性化処理をしない
面からメッキ液がグリーンシートの内部に浸透しないた
め、誘電特性及び絶縁特性の劣化を防止できた。
【0029】つぎに、本発明を実施例をもって、より詳
細に説明する。
【0030】
【実施例】
[実施例1]ポリエチレンテレフタレートのペレット1
重量部に対し、平均粒径が0.2μmのチタン酸バリウム
粒子2重量部をニーダ中に入れて200℃に加熱しながら
溶融混練した後、製膜機の押出し機に供給し、ダイから
押し出し、水冷成形ロール上で急冷、圧延して厚さ15
μmのグリーンシートとした。得られたシートの表面粗
さ(Rz)は1.3μmであった。
【0031】得られたグリーンシートの片面を活性化処
理し、無電解メッキ法により厚さ1μmのニッケル膜を
形成した。グリーンシートが緻密なため、活性化処理を
していない面からのイオンの拡散によるガスの発生がな
く、作成したニッケル膜は密着性のよい均一な膜であっ
た。メッキしたシートを洗浄乾燥後、電極として不要な
部分をエッチングにより除去し、所定の電極パターンを
形成した。この方法で作成した所定の電極パターンを有
するグリーンシートを5枚作成し、位置合わせをし、重
ねた。
【0032】さらに、その上下に電極パターンのないグ
リーンシートをそれぞれ20枚重ねて積層、熱圧着して
積層体を得た。これをチップ形状に切断して、脱脂後、
還元雰囲気、1260℃で焼成した。得られた積層チップコ
ンデンサの外形寸法は幅3.2mm、長さ1.6mmであり、
有効誘電体層数は4で、一層当たりの対向電極面積は2.
4mm2であった。また、このサンプルの断面を観察した
結果、内部電極層には途切れがなく、また誘電体層との
界面の平坦性も良好であることがわかった。さらに、端
部に外部電極を付けて測定した静電容量は22nFであ
り、直流の絶縁特性も良好で有ることより、薄膜法によ
る内部電極が充分機能していることが確認された。
【0033】[実施例2]ポリエチレンテレフタレートの
ペレット1重量部に対し、平均粒径が0.1μmのチタン
酸バリウム粒子1重量部をニーダ中に入れて200℃に加
熱しながら溶融混練した後、製膜機の押出し機に供給
し、ダイから押し出し、水冷成形ロール上で急冷、圧延
して厚さ8μmのグリーンシートとした。得られたシー
トの表面粗さ(Rz)は1.1μmであった。得られたグリ
ーンシート上に厚さ0.9μmのニッケル膜をスパッタリ
ング法によって形成し、電極として不要な部分をエッチ
ングにより除去し、所定の電極パターンを形成した。
【0034】これを実施例1と同様の方法で積層し、上
下に実施例1で得られた電極パターンの無いグリーンシ
ートをそれぞれ20枚重ねて積層、熱圧着して積層体を
得た。これをチップ形状に切断して、脱脂後、還元雰囲
気、1260℃で焼成した。得られた積層チップコンデンサ
の外形寸法は幅3.2mm、長さ1.6mmであり、有効誘電
体層数は4で、一層当たりの対向電極面積は2.4mm2
あった。
【0035】また、このサンプルの断面を観察した結
果、内部電極層には途切れがなく、また誘電体層との界
面の平坦性も良好であることがわかった。さらに、端部
に外部電極を付けて測定した静電容量は55nFであ
り、直流の絶縁特性も良好で有ることより、薄膜法によ
る内部電極が充分機能していることが確認された。
【0036】チタン酸バリウムの平均粒子径を変化させ
て、実施例1の方法でシートを作成した。チタン酸バリ
ウムの平均粒径と得られたシートの表面粗さ(Rz)の関
係を図1に示す。図1において、横軸には粒子サイズ
(μm)を、縦軸には表面粗さ(Rz)(μm)を、それ
ぞれとってある。
【0037】
【発明の効果】以上のように、本発明は特に積層チップ
コンデンサに代表されるセラミック積層電子部品の製造
法の改良に関し、薄膜形成法による膜厚が1.5μm以下
の内部電極を有するセラミック積層電子部品を効率よく
製造するための製造手段を提供することにある。
【0038】具体的には、平均粒径0.01〜0.3μmのチ
タン酸バリウム粒子と熱可塑性高分子樹脂とを高分子樹
脂の溶融状態において混練し、該混練物をスリットから
の押出し成形により支持体フィルムなしのグリーンシー
トとし、このシートの表面に蒸着、スパッタおよびメッ
キなどの薄膜形成手段により、膜厚1.5μm以下の電極パ
ターンを形成する。このシートをそのまま、積層、切
断、焼成後、端部電極を設け、積層チップコンデンサと
することにより、セラミック積層電子部品を効率良く工
業的に生産し、市場への供給を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用するチタン酸バリウムの平均粒径
と作成したグリーンシートの表面粗さの関係を示した一
例である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック誘電体粒子と高分子樹脂を主
    成分とする混合物からなるグリーンシートを表面粗さ
    (十点平均粗さ:Rz)が1.5μm以下に形成し、この上
    に薄膜形成手段により電極パターンを形成したものを複
    数枚積層し、圧着、切断後、焼成することを特徴とする
    セラミック積層電子部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミック誘電体粒子が0.01〜0.3μm
    の平均粒径を有するチタン酸バリウム粒子を主成分とす
    ることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 押出し成形できる熱可塑性高分子樹脂を
    使用することを特徴とする請求項1または2記載の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 薄膜形成手段が無電解メッキ、蒸着また
    はスパッタリングにより膜厚1.5μm以下の電極パター
    ンを形成することを特徴とする請求項1、2、または3
    記載の製造方法。
JP22613897A 1997-08-22 1997-08-22 セラミック積層電子部品の製造方法 Pending JPH1167578A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003097732A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-27 Cabot Corporation Dispersible dielectric barium titanate-based particles, methods of their formation, and composite layers comprising them
US6749928B2 (en) 2001-02-22 2004-06-15 Tdk Corporation Electronic parts and method producing the same
CN115925449A (zh) * 2022-12-30 2023-04-07 浙江朗德电子科技有限公司 一种尾气传感器芯片用功能电极的制备方法

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Effective date: 20020205