JPH01145105A - 板状セラミックの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電子部品等を搭載する電子部品用覆り状セラ
ミックに関し、特にセラミック材料粉末を成型、焼成し
て成る板状セラミックの製造方法に関する。

［従来の技術］ 電子部品用の基板やセラミ・ツタコンデンサ用の素地と
して用いられる板状のセラミックス板は、セラミックス
材料粉末に有機バインダー等を加えて混合し、いわゆる
磁器スラリーを調整した後、これを乾式成型法、押し出
し成型法、あるいはドクターブレ−ド成型法等によりシ
ート状に成形し、これを所望の寸法、形状に打ち抜いて
、いわゆる板状の成型体を得る。或はセラミック材料粉
末に有機バインダー等を加えて混合し、造粒した後、乾
式成型、即ち、所望の形状、寸法に対応する金型で加圧
・成型し、板状の成型体とする。そしｌて、こうして得
られた成型体を複数枚、セッターの上に積み重ねた状態
で焼成炉中に導入し、酸化性雰囲気中、あるいは非酸化
性雰囲気中で焼成し、板状のセラミックを製造する。

しかしながら、上述の従来技術においては、セッターの
上に複数枚の成型体を積み重ねて焼成炉中でＶＥ成した
場合、前記焼成炉の炉内雰囲気等の影響により、積層さ
れて焼成されたセラミック焼結体に、その中心部が雰囲
気側に凸状ここなるような一律な反りが生じ鴇いう　こ
の様な反りの生じた板状セラミックは、その表面に電極
ペースト等のスクリーン印刷を行う場合、電極ペースト
の塗布に不均一が生じ、あるいは板状セラミックにクラ
ックが生じてし士うなどの問題点を有していた。

［発明が解決しようとする問題７＃〕 そこで、本発明は、前記の従来技術における問題点に鑑
み、複数枚の成型体を積み重ねて焼成炉中で焼成しても
炉内雰囲気等の影響により焼成されたセラミック焼結体
に反りが生じない電子部品用板状セラミックの製造方法
を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 前記の本発明の目的は、セラミック材料粉末にバインダ
ーを加えて混合したものを、所定の板状に成型し、この
板状の成型体をｔ４１ｊｔｊして板状セラミックを製造
する電子部品用板状セラミックの製造方法において、前
記板状の成型体の焼成工程に先立って、前記セラミック
成型体の一方の主面側から他方の主面側に亙１て、その
セラミック粒子の粒子密度分布の勾配を形成する工程を
備えたことを特撮とする電子部品用板状セラミックの製
造方法によって達成される。

［作　　　用コ 前記の本発明になる電子部品用板状セラミックの製造方
法によれは、粒子密１度が疎となる面倒を焼成雰囲気の
当る側に揃えて積層した状態で焼成することにより、炉
内雰囲気の影響で前記板状の成型体が前記雰囲気側に凸
状に反ろうとする力と、前記成型体の厚み方向の粒子密
度の差によって粒子密度の密な面側に反ろうとする力と
が生しべこれらが互いに打ち消し合う。

もって焼成時において生じる反りの発生を防止すること
ができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例について、添付の図面を参照しな
がら説明する。

第１図には、本発明になる電子部品用板状セラミックの
製造方法の工程が示されている。すなわち、図において
、まず、混合、造粒工程１においては、セラミックス原
料及び分散媒としての水を、例えはボールミルにて湿式
混合し、この混合物を脱水、乾燥、粉砕工程を経て得ら
れた粉体にバインダー等を添加し、混合する。

次に、成型工程２において、前記の混合、造粒工程で得
られた粘土状の混合物を、例えは押し出し成型法、ある
いはドクターブレード成型法等によりシート状に成形し
て、いわゆるグリーンシートを得る。そして、本発明に
なる製造力？夫においては、このグリーンシートを乾燥
する前に、あるいは乾燥工程と同時に粒子密度分布調整
工程３を行う。この工程３では、成型体の上面から下面
に向かってその厚み方向に粒子密度が密から疎に変化す
る粒子密度分布の勾配が形成される。その後、このシー
ト状のセラミック成型体は、乾燥工程４において乾燥さ
れ、所望の形状◆寸法に打ち抜かれた後、さらに焼成工
程５において焼成され、電子部品相様状セラミックが完
成する。

第２図（ａ、　）、（ｔ））には、前記第１図に示す電
子部品用板状セラミックの製造方法において、その粒子
密度分布調整工程３としてセラミック粒子の沈降を行う
、すなわち沈降工程を採用したものであり、この沈降工
程において、前記セラミ・ツク粒子はグリーンシートセ
ラミック成型体の内部において重力による自由沈降が促
され、その結果、成型体の上面から下面に向かってその
厚み方向に粒子密度が密から疎に変化する粒子密度の勾
配が形成される。すなわち、第２図（ａ）において、い
わゆるドクターブレード成型機によりグリーンシートが
成型され、このグリーンシートは乾燥機により乾燥され
る。

このドクターブレード成型機は、図にも示すように、キ
ャリアフィルム２１をローラ２２．２；３に巻き付け、
これらローラ２２．２３の回転によってキャリアフィル
ム２１を矢印の方向に移動する。このキャリアフィルム
２１上には、いわゆるダム２４とドクターブレード２５
が設けられ、これらの間には前記混合、造粒工程１で製
造されたスラリー状の混合物２６か挿入され、前記キャ
リアフィルム２１の移動と共にシート状のグリーンシー
ト２７が成型されるつこのグリーンシート２７は、シー
ト状に成型されると共に、前記ドクターブレード２５の
右側に隣接して設けられている乾燥機２日で乾燥される
。

一方、この乾燥機２日は、第２図（ａ）に示すように、
３つの乾燥室に仕切られており、前記乾燥室の各部屋は
第２図（ｈ）に示すような温度分布となっている。すな
わち、乾燥機２日の第１室は約４０℃、第２室は約７５
℃、第３室は約１（１０℃に各々設定されでいる。この
様な乾燥機２日では、その第１室が約４０℃と、常温近
くに設定されている。従１て、ここで第２図（ｂ）に点
線で示すように、第り室の温度を高くした場合に比べて
、前記グリーンシート２７の乾燥が抑制され、その内部
のセラミック粒子の重力による自由沈降が促され、その
成型体の上面から下面に向かってそのｊソみ方向に粒子
密度が密から疎に変化する粒子密度分布になる。この状
態が第３図に示されている。

以上の様にして成型されたグリーンシート成型体２７が
、次の焼成工程５において焼成される状態を第４図を用
いて説明する。すなわち、第３図に示すように、その成
型体の上面から下面に向かってその１９゛み・方向に粒
子密度が疎から密に変化ずろ粒子密度分布を持つシート
状の成型体２７か・精成・ｌＩ内で・績成されると、炉
内雰囲気の影響で前記板状の成型体２７が前記雰囲気側
に凸状に反ろうとする力（第４ド１中、破線Ａで示す）
と、前記成型体２７の厚み方向の粒子密度の差によって
粒子密度の密な面倒に反ろうとする力（第４図中、−点
鎖線Ｂによって示す）とが打ち消し合い、もって焼成時
、成型体２７に生じる反りを防止することができる（第
４図中、実線Ｃによって示す）。

次に、以上に説明した本発明の製造方法により製造され
た電子部品用板状セラミックの粒子゛密度分布状呪、及
び焼成時の反りの発生状況を、比較例に比較しながら、
以下に説明する。

（実施例１） セラミック１ｑ科としてチタン酸バリウム８５〜９８重
蛍％、呻化剤１５〜２４重菫′名、バインダーとしてア
クリル系バインダー４．０〜８゜０％、分散媒２０〜２
５重蛍％、及び分敢削０゜；３〜０．５％を調整配合し
たものをボールミルで１０〜２０時間撹拌し・た。その
後、このスラリー状物を真空脱気したもののうちの一部
を、第２図（ａ）に示すドクターフレーｋｈ１ｇ型機に
よりシート状に成型し、これを第２図（ｈ）に示す温度
分布、すなわち初回乾燥温度４０°←“を示す乾燥機に
より乾燥した。

（比較例１） 前記のスラリー状物を真空脱気したもののうちの一部を
、やはり第２図（ａ）に示すドクターブレード成型機に
よりシート状乙こ成型し・、乙れを従来の温度条件、す
なわち第２図（ｂ）に破線で示す様に、期間乾燥温度を
６０℃の条件で乾燥機により乾燥した。

こうして得られた二種類のグリーンシートにおいて、そ
の表面及び裏面の充填状態をＳＥＸ像にて観察した。そ
の結果、比較例１の従来の条件で得られたシートは、そ
の表面、裏面共にほぼ同Ｌ１様な充填状態を呈していた
。一方、本発明のように、初回乾燥温度を４０℃と低く
したものでは、粒子の沈降が生じ、その表面では充填状
梗が疏く、裏面では密な状態を呈していた。

（実施例２） 前記実施例１で得た密度分布を１ｑみ方向に変化したシ
ートを、打ち抜きブ１ノスしこよ１て円板を成型し、こ
れらをランダムに慎み重ねたもの及び乾燥面を上にして
積み重ねたものとを所定のセッター上に載せ、酸化雰囲
気中で２〜３時間焼成した。

（比較例２） 前記比較例で得た密度分布の−様なシートを打ち抜きプ
レスによって円板を成型し、これらを、前記実施例２と
同様に、ランダムに積み重ねたもの及び乾燥面を上にし
て平、＾み重ねたものとを所定のセッター上に載せ、酸
化雰囲気中で２〜３時間焼成した。

前記実施例２及び比較例２で得られた板状セラミックに
ついて、第５図に示すように、その１９［さｔと反りの
大きさＴとを測定し、以下の式％式％ この結果を以下の表１に示す。なお、歩留率は、反り率
１３０％を越えるものを不良品とした場合のものを示す
。

表１ 実施例２　　　　比較例２ 積層法　　ラング　乾燥面　ラング　乾燥面ム槙　　上
積　　ム珀　　上積 反り状態　ラン９”ｔ、　　反り無　上に凸　上に凸平
均反率　３２γ　　１９χ　　４２！　　　３９χ歩留
率率　８５χ　　９８％　　５９χ　　６２％以上の表
１からも明らかなように、本発明の製造方法による実施
例２では、従来技働になろ比較例２に比べ、著しくその
反り率を改善することができた〇 次に、前記沈降工程りよるだけでなく、スラリーの粘度
をコントロールすることによっても板状セラミックの粒
子密度分布をその厚み方向ζこ密から疎に変化させるこ
とができ、１以下にその実施例を示す。

（実施例３） 実施例１におけるセラミック１京料及びスラリ−１東科
成分を用いて得られたドクターフルード成型用のスラリ
ーにおいて、分散媒により粘度をコント「］−ルし１１
約２０％以上の粘度に調整した。これを一定の乾燥条件
にてドクターブレード成型し、得られたグリーンシート
を前記実施例１及び２と同様の評価を行った。この結果
、シートの充填状態としては、従来のスラリーから得ら
れたシートは、表面及び裏面共に充填性に差はないが、
分散媒により粘度を小さく調整したスラリーから得られ
たシートは乾燥中に実施例１と同様な粒子沈降が生じ、
その乾燥面（表面）が疎に、フィルム面（裏側）が密な
充填状態を示した。

また、このシートから得られた成型体をＶＥ成し、その
反り率を測定し、その結果を表２に示す。なお、歩留率
は、反り率１３０　％を越えるものを不良品としｌた場
合のものを示１−０（比較例：３） 一方、前記実施例：３との比較のため、前記比較例１と
同様のヌラ５Ｊ−を用いてη１ｊ−ノシートを得、この
シートから得られた成型体を焼成した。

表２ 実施例３　比較例：３ 反り状態　　上に凸　　反り無 平均及率　　　２１．８　　　４０．２歩留率　　　　
９７．５　　　６７、＋１この表２からも明らかなよう
に、前記沈降によるだけでなく、スラリーの粘度を、１
．７ｈ「１−ルすることによっても板状セラミ・ツクの
粒子密度分布を、成型体の一方の主面側から他方の主面
側に向かってそのｊ９み方向に密から疎に変化させるこ
とができ、以−Ｃ，焼Ｆｉ！ムこよる反り改善できるこ
とが可能となることが分かる。

さらに、板状セラミックの粒子密度分布を成型体の一方
の主面側から他方の主面側に向かってその厚み方向に密
から疎に変化させることは、セラミック板の乾燥工程に
おいても行うことができ、以下にその実施例を示す。

（実施例４） 実施例１におけると同じセラミック原料及び分散媒とし
て水を用いてボールミルにて１５時時間式混合する。こ
の混合物を脱水、粉砕工程を経て得られた粉体にバイン
ダーを添加し、混練し、この粘土状物を押し出し成型法
にてシートを得た。この時、シート成型後の乾燥におい
て、その初期乾燥温度を、シート上面を下面よりも高温
にして、すなわち表裏の乾燥温度に差を付けて行った。

（比較例４） 一方、前記実施例４と同様にしてシートを得、このシー
トを成型後、従来通り、表裏同一の温度にて乾燥を行っ
た。

これら実施例４と比較例４とを、その粒子の充填状態を
観察したところ、比較例４では成型体の表裏の充填状態
が均一になっていたが、これに対し、実施例４では、乾
燥の甘い上面か疎に、逆に乾燥の強い裏面は蜜になって
いた。

以上の実施例では、すなわち、萌記ン′）ｃ降によらず
、むしろセラミック成型体をその表面及び。

裏面を異なる温度で乾燥することによってセラミック成
型体の一方の主面側から他方の主面側に向かってその１
ｇみ方向に密から疎ｔこ変１ヒさせている。

なお、前記の密度分布勾配の形成手段は、可能な限りに
おいて、矧み合わせて実奄できることはもちろんのこと
である。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明になる電子部
品用脚状セラミックの製造方法によれは、前記セラミッ
ク成型体の一方の主面側から他方の主面側に向かってそ
の厚み方向に粒子密度が密から疎むこ変化する粒子密度
分布を形成することにより、その後の焼成において生ず
るセラミック板の反りを解消でき、もって、その表面に
電極ベースト等のスクリーン印刷を行った場合にも電極
ペーストの塗布に不均一が生じ、あるいは板状セラミッ
クにクラックが生じてしまう事のない、特性の優れた電
子部品用機状セラミックを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例である電子部品用板状セラミ
ックの製造方法の製造工程図、第２図（ａ）（ｂ）は、
第１図の製造工程の一例を示す図、第３図は、本発明の
製造方法によるセラミツ７７成型体の粒子密度を示す図
、第４図は、第３図のセラミツ７７成型体の焼成時にお
けろ反りの発生状況を説明するための図、そして第５図
は、焼成されたセラミック成型体の反り率を説明するた
めの図である。 １・・・混合、造粒工程　２・・・成型工程　：１・・
・粒子密度分布１ｆｌ整工程　４・・・乾燥工程　５・
・・焼成工程　２７・・・グリーンシート 特許出Ｍ人　太陽誘電線式会社 代　理　人　弁理士北條和由 Ｍ３図 第４図 第５図 手続補正書 １、事件の表示 昭和６２年特許願第３０４０２８号 ２）発明の名称 板状セラミックの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京都台東区上野１丁目２番１２号氏　　名
　　　太　　陽　　誘　　電　　株　　式　　会　　社
４、代理人 住　所　　茨城県水戸市五軒町三丁目３番４０号６、補
正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 補正の内容 （１）明細書１２頁下から３行目に「歩留率率」とある
のを「歩留率」と補正します。 （２）明細書１４頁下から６行目に「上に凸」とあるの
を「反り無」に、「反り無」とあるのを「上に凸」と補
正します。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック材料粉末にバインダーを加えて混合し
   たものを、板状に成型し、この板状の成型体を焼成して
   板状セラミックを製造する電子部品用板状セラミックの
   製造方法において、前記板状の成型体の焼成工程に先立
   って、前記セラミック成型体の一方の主面側から他方の
   主面側に亙って、そのセラミック粒子の粒子密度分布の
   勾配を形成する工程を備えたことを特徴とする板状セラ
   ミックの製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記セラミック
   成型体のセラミック粒子の粒子密度分布の勾配を形成す
   る工程は、前記混合物から板状の成型体を成型した後、
   その硬化を抑制してセラミック粒子を成型体内部で沈降
   させる工程から成ることを特徴とする板状セラミックの
   製造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記セラミック成型体のセラミック粒子の粒子密度分布の
   勾配を形成する工程は、前記混合物の粘度を小さく調整
   することであることを特徴とする板状セラミックの製造
   方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項〜第３項の何れかにおいて
   、前記セラミック成型体のセラミック粒子の粒子密度分
   布の勾配を形成する工程は、前記混合物から板状の成型
   体を成型した後、該成型体を、その両面を異なる温度で
   乾燥する工程から成ることを特徴とする板状セラミック
   の製造方法。