JPH0360471A - 積層セラミックスの製造方法 - 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ｊ 本発明は、内部電極を有する積層セラミックスの製造方
法に関する。

「従来の技術およびその課題」 従来の積層セラミックスは、積層コンデンサ、積層圧電
アクチュエータに代表されるように、セラミックスグリ
ーンシートに銀や銀−パラジウム合金などの金属ペース
トを印刷し、そのシートを多数枚重ねて熱圧着し、その
後脱脂などの工程を経て焼結させるという方法によって
製造されている。

しかしながら、このような従来方法によると、セラミッ
クスの焼結温度が高いため（１１００〜１３００℃）に
、銀だけであると融点が低く、焼結時に銀が溶融すると
いった問題があった。

そこで銀の溶融を防止する手段として、銀よりも融点の
高いパラジウムを用いて銀−パラジウム合金を作製し、
セラミックスの焼結温度でも溶融が起こらないようにし
ている。

しかし、このような高温条件下では、銀−パラジウム合
金が容易にセラミックス内に拡散してしまうことから、
セラミックスの耐電圧や絶縁抵抗が低下してしまうなど
の問題がある。

またセラミックスとの反応性が少ないという点と、高融
点であるという点から白金などの貴金属ペーストも使用
されているが、コストが銀に比較すると数十倍大きいと
いう点で大きな問題点となっている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、価格の安
い金属材料を内部電極に用いた積層セラミックスの製造
方法を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 請求項１記載の発明は、セラミックスに電極を印刷又は
焼付けて電極付セラミックスを形成し、次いで複数の電
極付セラミックスを、各々の電極間に金属箔を挿入して
重ね合わせ、次いで加熱圧着して一体化することを上記
課題を解決するための手段とした。

また、請求項２に記載したように、金属省に電極を印刷
又は焼付けて複合体を形成し、複数のセラミックスの間
に該複合体を挿入して重ね合わせ、次いで加熱圧着して
一体化しても良い。

また、請求項３に記載したように、セラミックスグリー
ンシートに電極を印刷して電極付セラミックスグリーン
シートを形成し、次いで複数のセラミックスグリーンシ
ートを、各々の電極間に金属箔を挿入して重ね合わせ、
次いで加熱圧着して積層体を形成し、次いで該積層体を
焼成しても良い。

また、請求項４に記載したように、金属箔に電極を印刷
又は焼付けて複合体を形成し、複数のセラミックスグリ
ーンシートの間に該複合体を挿入して重ね合わせ、次い
で加熱圧着して積層体を形成し、次いで該積層体を焼成
しても良い。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は、本発明方法の第１の例を説明す
るための図である。この例では、まず、セラミックス！
の表面に電極２を固着させて電極付セラミックス３を作
製する。

本発明において使用されるセラミックスは、製造すべき
積層セラミックスの用途によって各種の材質のセラミッ
クスを選択して使用することができる。例えば積層コン
デンサを作製する場合には、ＢａＴｉＯｓ系、複合ペロ
ブスカイト系などの種々のセラミックス材料が使用され
、また積層アクチクエータを作製する場合には、ＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）系などの圧電セラミックス材
料が使用される。

また、この例では、焼結されたセラミックスを所望の大
きさに裁断、研磨した板状のセラミックスが好適に使用
される。そして、このようなセラミックスを製造する方
法としては、ドクターブレＶ　　辻ＬＪ　　Ｔ　　　ｔ
）　　’ｔ＝ヒ　（ｈｋ　　ｌｔＱ　　ｍ　　４　　口
＝　ｈｎ　口；吐）すＰＬＵＭ　　→＝　　ンｋが使用
される。これらのセラミックス製造法のうち、ドクター
ブレード法によって上記セラミックスｌを作製するには
、セラミックス粉末に、溶剤、結合剤、分散剤等のシー
ト成形用の助剤を加えてスリップを作製し、このスリッ
プをドクターブレード装置によって薄いシート状に成形
し、更に乾燥させてセラミックスグリーンシートを作製
する。

次にこのセラミックスグリーンシートを焼成してセラミ
ックス板を作製する。次に、このセラミックス板を所望
の大きさに裁断、研磨してセラミックス【を作製する。

また、上記電極２は、セラミックスとの密着性が良好で
、かつ導電性が良好な電極材料が使用され、特に好適な
材料は、銀ペースト（銀−ガラスペースト）などである
。

この銀ベーストなどの電極材料を固着するには、セラミ
ックス１表面に銀ペーストを焼付ける方法や、銀ペース
トを印刷した後加熱溶着する方法が用いられる。

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に−ｌｉｅ　ｋｌ　　ｌ　　　Ａ−’？ｌ＆第１図に示
すように、複数の電極付セラミックス３を、各々の電極
２間に金属箔４を挿入して重ね合わせて集合体を形成す
る。この金属箔４は、導電性が良好で、銀ペーストとの
接着性の良好な材料が用いられ、銀、パラジウム、銀−
パラジウム合金などが好適に使用される。

次に、電極付セラミックス３と金属箔４とを重ね合わせ
た集合体を加熱圧着して一体化する。この集合体の加熱
圧着は、例えば集合体を炉内に置き、上下方向（第１図
中Ｐ、Ｐで示す方向）に加圧しながら昇温し、一定温度
に達した時点で一定時間保持し、その後降温することに
よって行なわれる。この加熱圧着の条件は、電極２や金
属箔４の材質等によって適宜設定されるが、電極２に銀
ペーストを用い、金属箔４に銀箔を用いる場合には、加
熱温度７００〜９５０℃、保持時間は１〜２００分程度
が好ましい。

以上の各操作によって、第２図に示すように、複数のセ
ラミックス１間に内部電極５を有する積層セラミックス
６が作製される。

第３図および第４図は、本発明方法の第２の例を説明す
るための図である。

この例では、まず、金属箔４の両面に、銀ペーストなど
の電極２を印刷または焼付けて複合体７を作製する。

次に、第３図に示すように、複数のセラミックスｌの間
に上記複合体７を挿入して重ね合わせる。

次に、複数のセラミックスＩと複合体７とを雷ね合わせ
た集合体を加熱圧着して一体化する。これによって、第
４図に示すように、複数のセラミックス１間に内部電極
５が形成された積層セラミックス８が作製される。

第５図および第６図は、本発明方法の第３の例を説明す
るための図である。

この例では、セラミックス１の代わりに、未焼成のセラ
ミックスグリーンシート９を用い、このセラミックスグ
リーンシート９の表面に、電極２を印刷して電極付セラ
ミックスグリーンシート１０を形成する。ここで使用さ
れる電極材料としては、銀−パラジウム合金ペーストや
パラジウムベーストなどが好適に使用される。次に、第
５図に示すように、複数のセラミックスグリーンシート
９を、各々の電極２間に金属箔４を挿入して電ね合わせ
る。この金属箔４としては、銀−パラジウム合金、パラ
ジウムなどが好適に使用される。次に、これを加熱圧着
することによって、第６図に示すように複数の電極付セ
ラミックスグリーンシート１０の電極２に金属箔４が溶
着されて、セラミックスグリーンシート９と電極２と金
属箔４εが一体化された積層体１１が作製される。次に
、この積層体１１を焼成する。この焼成条件は、使用す
る電極２および金属箔４がセラミックスＩ内に拡散しな
いような温度および時間に設定される。

この条件は、使用するセラミックス材料の焼成条件や使
用する金属材料を勘案して設定されるが、電極２および
金属箔４として銀−パラジウム合金を用いる場合の焼成
条件は、焼成温度１０００℃程度、焼成時間１時間程度
とするのが好ましい。

この焼成によって、第２図および第４図に示す積層セラ
ミックス６．８と同様に、複数のセラミックス間に内部
電極が形成された積層セラミックスが作製される。

第７図は、本発明方法の第４の例を説明するための図で
ある。この例では、まず、金属箔４の両面に電極２を印
刷または焼付けて複合体７を作製する。次に、複数のセ
ラミックスグリーンシート９の間に複合体を挿入して重
ね合わせる。次に、これを加熱圧着することによって、
第６図に示す積層体１１と同様の積層体が得られる。そ
して、得られた積層体は、先の第３の例と同様の焼成を
行って積層セラミックスが作製される。

（実施例１　） 厚さ３００μ情のＰＺＴセラミックス板の表面に、銀ペ
ーストを焼付けて電極付セラミックスを作製した。次に
、厚さ１０μｍの銀箔を各電極付セラミックスの間には
さみ込んで、電極付セラミックスと銀箔とを多数層重ね
合わせた。このとき、銀箔の一端部がセラミックスの外
部に左右交互に導出するように介挿した。次に、この集
合体の上下を挾持治具で挾み、加熱炉内に置き、９００
℃で２時間保持し、その後徐冷して積層セラミックスを
得た。

次に、得られた積層セラミックスの左右両側に、合成樹
脂の絶縁層１２を薄く塗布し、この絶縁層１２の上に金
属からなる外部共通電極１３を取り付けて、第８図に示
す積層圧電アクチュエータ１４を作製した。

得られた積層圧電アクチュエータの内部電極部分をＳＥ
Ｍを用いて調べた結果、セラミックスへの金属の拡散は
ごくわずかであった。また得られた積層圧電アクチュエ
ータの性能は、白金を内部電極として用い、従来法によ
って作製された積層圧電アクチュエータとほぼ同一の性
能を示した。

また、上記銀箔の代わりにＡｇ−Ｃｕの銀ロー箔（厚さ
３０μｍ）を用い、加熱圧着条件を７５０°Ｃ，ｔＯ分
として同様に積層圧電アクチュエータを作製したところ
、得られた積層圧電アクチュエータは、銀箔を用いたも
のと同等の性能を示した。

（実施例２　） 実施例１で用いたセラミックスと銀箔とを用い、まず銀
箔の両面に銀ペーストを焼付けて複合体を形成し、２枚
のセラミックスの間に複合体をはさみ込んで重ね合わせ
、これを実施例１と同様に加熱圧着させて積層セラミッ
クスを作製した。

得られた積層セラミックスを調べた結果、セラミックス
への金属の拡散はわずかであり、また各セラミックスと
内部電極との固着強度も十分であった。

（実施例３　） Ｐｂ（Ｍｇ、Ｗ）０．系セラミックス粉末を用い、ドク
ターブレード法によってセラミックスグリーンシートを
作製した。厚さ′Ａ００μｍのセラミックスグリーンシ
ート表面に、銀−パラジウム合金ペーストを印刷して電
極付セラミックスグリーンシートを作製した。次に、２
枚の電極付セラミックスグリーンシート間に厚さ１０μ
ｍの銀−パラジウム合金箔をはさみ込んで重ね合わせ、
挾持治具で挾んで加熱炉内に入れ、１０００℃、１時間
の焼成を行った。この焼成によりセラミックスグリーン
シートが焼結されるとともに、焼成されたセラミックス
間に銀−バラジウ、ム合金からなる電極が焼付けられた
状態となり、積層セラミックスが得られた。

得られた積層セラミックスを調べた結果、セラミックス
内への金属の拡散はごくわずかであった。

（実施例４　） 先の実施例３で用いたものと同じセラミックスグリーン
シートを用い、厚さ１０μｍの銀−パラジウム合金箔の
両面に銀−パラジウム合金ペーストを焼付けた複合体を
、２枚のセラミックスグリーンシートの間にはさみ込ん
で、実施例３と同様に焼威し、積層セラミックスを得た
。

得られた積層セラミックスを調べた結果、セラミックス
内への金属の拡散はごくわずかであった。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、焼ｆｔｃａ度の
高いセラミックスでも容易に内部電極を形成でき、また
内部電極に使用される金属もその融点に応じた温度で熱
処理することにより、各種金属が使用可能となり、低価
格の金属を用いることにより製造コストの低廉化を図る
ことができる。

また高温の熱処理を必要としないので、電極を形成する
元素のセラミックス内への拡散を抑制することができ、
高性能の積層セラミックスを作製することができる。

また、金属箔を積層セラミックスの外部に導出するよう
に介挿することにより、内部電極の引出し端子を極めて
容易に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明方法の第１の例を説明す
るための断面図、第３図および第４図は本発明方法の第
２の例を説明するための断面図、第５図および第６図は
本発明方法の第３の例を説明するための断面図、第７図
は本発明方法の第４の例を説明するための断面図、第８
図は本発明方法により作製された積層アクチュエータの
一例を示す断面図である。 １・・・セラミックス ２・・・電極 ３・・・電極付セラミックス ４・・・金属箔 ６．８・・・積層セラミックス ７・・・複合体 ９・・・セラミックスグリーンシート ｌＯ・・・電極付セラミックスグリーンシー１２・・・
絶縁層 １３・・・外部共通電極 １４・・・積層圧電アクチュエータ。 ト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスに電極を印刷又は焼付けて電極付セ
   ラミックスを形成し、次いで複数の電極付セラミックス
   を、各々の電極間に金属箔を挿入して重ね合わせ、次い
   で加熱圧着して一体化することを特徴とする積層セラミ
   ックスの製造方法。
2. （２）金属箔に電極を印刷又は焼付けて複合体を形成し
   、複数のセラミックスの間に該複合体を挿入して重ね合
   わせ、次いで加熱圧着して一体化することを特徴とする
   積層セラミックスの製造方法。
3. （３）セラミックスグリーンシートに電極を印刷して電
   極付セラミックスグリーンシートを形成し、次いで複数
   のセラミックスグリーンシートを、各々の電極間に金属
   箔を挿入して重ね合わせ、次いで加熱圧着して積層体を
   形成し、次いで該積層体を焼成することを特徴とする積
   層セラミックスの製造方法。
4. （４）金属箔に電極を印刷又は焼付けて複合体を形成し
   、複数のセラミックスグリーンシートの間に該複合体を
   挿入して重ね合わせ、次いで加熱圧着して積層体を形成
   し、次いで該積層体を焼成することを特徴とする積層セ
   ラミックスの製造方法。