JPS62259416A - 積層セラミツクスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積層セラミックスの製造方法に係り、より詳し
く述べると、セラミックスグリーンシートに用いるバイ
ンダー量を低減して脱脂時の反りやクラックの発生を防
止する方法に関する。

〔従来の技術〕

積層セラミックコンデンサー、圧電積層体、積層アルミ
ナ基板等の積層セラミックスは、セラミックスグリーン
シートに内部電極または配線を印刷し積層後、シート中
のバインダーの熱軟化特性を利用して加熱圧着する。そ
の後、電気炉で脱脂を行い焼成する（セラミックス１Ｂ
（１９８３）　ｌ１ｈｌＯ）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

グリーンシート中のバインダー量は加熱圧着できる最低
量で行うのが普通であるが、これはシート成形可能な最
低バインダー量よりも蟲かに多い。

このように多量のバインダーを含むために、脱脂の際に
積層体が反ったり、クランクが入ったりする。積層体の
寸法が太き（なればなるほど、又、積層枚数が増加すれ
ばするほど、このような問題が顕著になる。又、加熱圧
着できる最低量よりバインダー量が少ないと、圧着が不
十分になり、脱脂時に剥離したり又は脱脂後のハンドリ
ング時に剥離する為にバインダー量を減らす事ができな
い。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するために、グリーンシー
ト中のバインダー量をシート成形できる範囲内で最低量
にして脱脂時の上記の如き不都合を解消し、一方、積層
体の加熱圧着のためのバインダーはグリーンシートの積
層面だけに積層時に適用するものである。

こうして、本発明は、セラミックス粉末とバインダーか
らなるグリーンシートを成形し、積層後、加熱圧着し、
脱脂および焼結して積層セラミックスを製造する方法に
おいて、グリーンシートのバインダーとして有機溶剤系
または水系のいずれか一方の系のバインダーを使用し、
かつグリーンシートの積層面にグリーンシートに使用し
なかったもう１方の系のバインダーを塗布して積層し、
加熱圧着することを特徴とする積層セラミックスの製造
方法にある。

典型的には、グリーンシートの成形用には有機溶剤系の
バインダーを用い、積層用には水系（水溶性）バインダ
ーを用いてグリーンシートの積層面に塗布または噴霧等
により適用する。グリーンシート中のバインダーが有機
溶剤系の場合に、有機溶媒系バインダーを塗布してグリ
ーンシートを圧着すると、シートを溶解または膨潤させ
たり、圧着時に積層体が変形したりする。有機系バイン
ダーの中にも水に溶解するものもある。特にポリビニル
アルコール（ＰＶＡ）はそうである。したがって、ＰＶ
Ａを有機系バインダーとして使用する時は注意する必要
がある。しかし、水系バインダーは水に溶解するといっ
ても容易に溶解するのではなく温水で徐々に熔解させな
いと溶けないものが多い。したがって、有機系バインダ
ーにＰＶＡを使用し、圧着用に水系を使用しても容易に
シートが溶解する事はほとんどない。この逆に、グリー
ンシートの成形用には水系（水溶性）のバインダーを用
い、圧着時に有機溶剤系バインダーを用いてもよいが、
この場合には水溶性バインダーといえども有機溶剤に溶
解するものもあるので、有機溶剤系を選定する必要があ
る。この選定の基準としては圧着用バインダーをグリー
ンシートに塗布した時にセラミック粉末が溶は出したり
しない事、顕著に溶は出さなくても加熱圧着した時に積
層体が変形しない事、及び内部電極をにじませない事な
どがあげられる。

本発明で用いることができる有機溶剤系バインダーのバ
インダーとしてはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）　、
酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、ポ
リアクリル酸エステル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ
）　、ポリメチルメタアクリレートを、有機溶剤として
はエチルアルコール、トルエン、トリクロルエチレン、
ブタノール、酢酸エチルを、可塑剤としてはポリエチレ
ングリコール、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、サクロ
ースアセテートイリグチレート（ＳＡＩＢ）　、グリセ
リン、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジブチル
をそれぞれ例示することができる。

水系バインダーとしてはポリビニルアルコール（ＰＶＡ
）、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、
ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメ
チルセルロース、ポリウレタン、アクリル系ポリマー、
アクタル系ポリマーのエマルジョン、エチレンオキサイ
ドポリマーをバインダーとし、水を溶媒とし、グリセリ
ンヘキシレングリコール、トリエチレングリコール、ポ
リアルキルグリコールを可塑剤として例示することがで
きる。

本発明に用いうるセラミックス粉末に特別の制約はない
が、ジルコニア、アルミナ、チタン酸バリウム、チタン
酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ系）等を例示することができる
。

製造工程の各プロセスは慣用手法に従うことができる。

本発明により、グリーンシートの圧着用バインダーをシ
ート成形用バインダーと独立して積層面だけに適用する
ことによって、シート成形用バインダーの量を最低限と
し、脱脂に伴なう不都合を除去することができる。また
、加熱圧着用に水系バインダーを用いれば、圧着温度を
下げることができ、圧着時の負荷による積層体の変形を
防止することができる。

〔実施例〕

第１図に積層セラミックスの一般的な製造工程を示す。

この実施例でもこの製造工程に従った。

セラミックス粉末として圧電性粉末（ＰＺＴ系）（比重
７．８、粒径０．８μｍ）を用い、有機溶媒系バインダ
ーとしてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を用いた。バ
インダーにはＰＶＢの他に可塑剤としてジオクチルフタ
レート（ＤＯＰ）をＰＶＢと同重量％加え、溶剤にはエ
タノールとトルエンを。

５０重量％ずつ混合したものを用いた。セラミックス粉
末とバインダー中のＰＶＢ量を適当に振りシート成形に
適した粘度になるようにエタノールでスラリーの粘度調
整を行ってシート成形し、種々のバインダー量のグリー
ンシートを作成した。

グリーンシートの成形はＰＶＢの量が１〜６ｗｔχの範
囲内ですべて可能であった。

次にＰＶＢｉｌが１〜６ｗｔ％のグリーンシートに内部
電極として白金ペーストを印刷し３０＋＋ｎＸ３０ｍの
大きさにパンチングし、１００層積層し、１００℃２０
ｋｇ／Ｃｌｌ１で加熱圧着して積層体の作成を試みた。

ＰＶＢ量が１ｗｔ％のグリーンシートは印刷、積層等の
ハンドリングに耐えることができなかった。

また、ＰＶＢ量が２〜４ｗｔ％のグリーンシートは加熱
圧着性が良好ではなかった。これらの積層体を５０〜５
００℃まで４℃／Ｈｒで昇温し、脱脂した。

その結果、加熱圧着性の良好な５ｗｔ％および６ｗｔ％
のＰＶＢｉの積層体は太鼓型に大きく反り、層間剥離を
起こした。また、２　、３　、４ｗｔ％ＰＶＢ量の積層
体は見かけ上反り又は剥離等はないが、層間が全く密着
性がなく持ち上げると簡単に剥離した。

以上の結果を表１にまとめて示す。表中、○印はシート
成形性、ハンドリング性および加熱圧着性がそれぞれ良
好であることを示す。

表１から、加熱圧着性では５ｗｔ％以上、脱脂性では４
ｗｔ％以下のＰＶＢ量でなければならないことが認めら
れる。

ＰＶＢ量が５ｗｔ％以上の積層体を良好に脱脂するには
昇温速度を１℃／Ｈｒ以下で行なう必要があった。

次に、本発明の方法に従い、グリーンシートの積層時に
シートの片面に水溶性バインダーを塗布して積層した。

水溶性バインダーとしてポリビニルアルコール（ＰＶＡ
）の３ｗｔ％水溶液を用い、ＰＶＢ量３ｗｔ％のグリー
ンシートに内部電極を印刷し、所定の寸法にパンチング
したものにＰＶＡ水溶液を噴霧し、それらを１００層積
層し、１００℃、２０ｋｇ／ｃａｌで加熱圧着した。加
熱圧着性はＰＶＢ６ｗｔ％のものと同等であった。それ
を５０〜ｂ′まで４℃／Ｈｒで脱脂した。

その結果、反り、剥離等は全くなく脱脂体の眉間の密着
性も良好であった。また、ＰＶＢを軟化して加熱圧着す
る場合はＰＶＢの軟化点以上に温度を上げる必要があっ
たが、この方法によると、ＰＶＡ３ｗｔ％水溶液が乾燥
する温度で良いため、加熱圧着を５０℃以下の低温で行
う事もでき、温度、荷重のかけすぎによる積層体の変形
は全くなくなった。さらに、ＰＶＢｉｉを２ｗｔ％まで
減らす事ができた為、脱脂速度は１０℃／Ｈｒ程度まで
速める事ができ脱脂時間を大幅に短縮する事ができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、積層セラミックスを製造するに当り、
グリーンシート中のバインダー量を低減でき、その結果
、積層体に気孔が増えて脱脂性が向上され、脱脂時間が
大幅に短縮される。また、加熱圧着温度を低下でき、加
熱圧着時の温度、荷重のかけすぎによる積層体の変形を
なくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は積層セラミックスの一般的な製造工程を示すフ
ローチャート図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セラミックス粉末とバインダーからなるグリーンシ
   ートを成形し、積層後、加熱圧着し、脱脂し、焼結して
   積層セラミックスを製造する方法において、上記グリー
   ンシートの上記バインダーとして有機溶剤系または水系
   のいずれか一方の系のバインダーを使用し、かつ該グリ
   ーンシートの積層面に該グリーンシートに使用しなかっ
   た他方の系のバインダーを塗布して積層し、加熱圧着す
   ることを特徴とする積層セラミックスの製造方法。