JPH04148576A - セラミック積層体の製造方法 - 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、積層セラミック形電歪効果素子や積層セラミ
ックコンデンサなどに用いられるセラミック積層体の製
造方法に関し、特にセラミック積層体の積層方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のセラミック積層体の製造方法及び構造について、
積層セラミック形電歪効果素子を例にして、第３図〜第
６図を用いて説明する。

積層セラミック形電歪効果素子は、セラミック積層体に
おける圧電縦効果を利用して電気エネルギーを機械的エ
ネルギーに変換し、微小な変位を生じるものであって、
半導体集積回路の製造装置におけるＸ−Ｙテーブルやマ
スフロふコントローラあるいは光学測定器における光学
系など、微小な位置の移動量を精密に制御する必要のあ
る分野で用いられる。

上述のような積層セラミック形電歪効果素子を製造する
には、まず初めに、圧電セラミック粉末と有機溶剤と有
機バインダーとを混合して泥漿を作り、次いでこの泥漿
をポリエチレンのルミラーシート上に流し出し、ドクタ
ーブレードにより一定の薄層に形成するいわゆるテープ
キャスト法によってグリーンシートを形成する。

次に、第３図に示すように、このグリーンシート１上に
、その一部を残して、銀、パラジウムを主成分とする導
体ペーストをスクリーン印刷法などで被着して一定厚の
導電体層２を形成する。

その後、上述のようにして得られたシートを所定の寸法
に裁断して導電体層２とセラミック層３とからなる電極
シート４を得る。

一方、導電体層が被着されていないグリーンシトを電極
シート４と同じ寸法に裁断して、導電体層のないダミー
シートを得る。

次に、第４図に示すように、この電極シート４及びダミ
ーシート５を、導電体層２の面が同一方向になるように
金型中に順次積層し、加熱しながらプレスしてプレス体
６ａを作る。

なお、プレス体６ａの構造は、電極シート４とダミーシ
ート５の積層数及び積層順序により決まる。第４図には
その構造を模式的に示した。

更に、上述のプレス体６ａを、電気炉中にて４００°Ｃ
程度までゆっくりと昇温させて、プレス体中に含まれて
いる有機バインダを分解・飛散させてから、１１００°
Ｃ程度の高温中にて焼結して焼結ブロックを得る。

このような工程を経た焼結ブロックを、一定寸法に切断
して、一つの焼結ブロックから多数のセラミック積層体
を作成する。

次に、第５図に示すように、このセラミック積層体７の
対向する一対の側面のそれぞれに露出した導電体層２上
に、電気泳動法により、交互に一層おきにガラス層８を
形成する。

次いで、このガラス層８上に外部電極９を形成しセラミ
ック積層体の内部の導電体層２を一層おきに接続する。

最後に、この外部電極９にリード線１０をはんだ付けし
た後、外装を施して電歪効果素子１１を完成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明したように、セラミック積層体内部の導電対層
は、銀、パラジウムなどの金属を主成分とするが、一般
に、セラミックの焼結工程のような高温化では、金属は
セラミックに対して一定量の拡散を起す。

又、焼結時の収縮に関しては金属の方がセラミックより
も大きいことが多い。

一方、上述した従来の製造方法においては、グリーンシ
ート上に導電体層を形成する際にスクリーン印刷法を用
いるが、このスクリーン印刷法によって形成できる導電
体層の膜厚にはある上限がある。

この膜厚の上限は、スクリーン印刷の印刷方法や印刷条
件などにより違いがあるものの、容易にある一定以上の
厚さにすることはできない。

このため、従来のセラミック積層体の製造方法では、セ
ラミック層上の導電体層の金属量は、前述した導電体層
の拡散や収縮を補うのに充分ではなく、焼結工程後の導
電体層は、第６図に示すように、網目状になってしまう
。

第６図は、従来の製造方法によるセラミック積層体の導
電体層２の表面状態を、光学顕微鏡により４００倍に拡
大した写真である。

セラミック積層体内部の導電体層が、第６図に示すよう
な網目状になると、セラミック層と導電体層との接触面
積が小さくなってしまうので、両者の間の密着強度が低
下する。

この結果、セラミック積層体としての引っ張り強度の低
下を招くという不都合が起る。

更には、導電体層の厚さや焼結温度など、工程全般の製
造条件の微妙なばらつきにより、導電体層がセラミック
積層体の内部で断線してしまう、いわゆる電極切れが起
り、有効な電極シートの暦数が減少するため、歩留りが
低下してしまう。

又、テープキャスト法により作られるグリーンシートの
表面状態は、グリーンシート作成時にルミラーシートに
接していた面と、開放されていた面とではその表面の粗
さが異なる。

この結果、電極シートを積層して、セラミック積層体を
形成した時、セラミック層を挟む導電体層のセラミック
との密着強度が、セラミック層の上下で違ってくる。

第３図において、電極シート４を作る際に導電体層２を
印刷するのは、上記の開放面であるが、この開放面に形
成された導電体層２の金属粒子はセラミック粒子の中に
入りこみ、アンカー効果で充分な密着強度を確保できる
。

これに反して、グリーンシートがルミラーシートと接し
ていた面においては、積層時に始めて他の電極シートの
導電体層と接することになり、アンカー効果が十分働か
ないので、導電体層２とセラミック層３との間の密着強
度が弱い。

このことが、セラミック積層体としての引っ張り強度な
どの機械的強度を上られない一因となっている。

更に又、従来のセラミック積層体の製造方法では、セラ
ミック積層体内部の導電体層と導電体層の間のセラミッ
ク層が単層であるので、ピンホールなどがある場合その
影響を受は易く、導電体層と導電体層の間での短絡が起
り易い。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるセラミック積層体は、セラミック粉末と有
機バインダーとからなるグリーンシートの一方の面に導
電体層を形成し、所定寸法に裁断して電極シートを得る
工程と、前記電極シートを積層する工程とを含むセラミ
ック積層体の製造方法において、 前記積層工程は、第１の前記電極シート上に第２の前記
電極シートを各々の導電体層が相対して接するように配
置した構造が繰り返しの単位となるように積層すること
を特徴とする。

〔実施例〕

次に本発明について、第１図、第２図及び第５図を参照
して説明する。

先ず、ペロブスカイト結晶構造を有する多成分固溶体の
圧電セラミック粉末を有機バインダーの粉末とともに有
機溶媒中に分散・混合して泥漿を作った。

この泥漿を、シリコンコートしたポリエチレンシート状
にテープキャスト法によりキャストし、従来の半分の厚
さの約５０μｍのグリーンシートを作った。

次に、このグリーンシート上に、銀とパラジウムの比が
７二３の導体ペーストをスクリーン印刷により約１０μ
ｍの厚さに印刷し、乾燥して導電体層を形成した。

このグリーンシートを定格寸法に裁断して電極シートを
作る一方、ダミーシートも作成して、この電極シートと
ダミーシートを金型中にて積層した。

積層は、第１図に示すように、先ずダミーシート５を５
０枚、その後、導電体層２同志が面するように２枚の電
極シート４を合せ、これを１単位として５層単位積層し
、更に、ダミーシート５を５０枚積層した。

グリーンシートの厚さを従来の半分としたのは下記の理
由による。

電極シート４の導電体層２同志が接するようにして積層
すると、導電体層と次の導電体層との間が、２層のセラ
ミック層で形成されることになる。

従って、グリーンシートの厚さが従来と同じでは、積層
後のセラミツ層の厚さが従来の２倍になってしまう。

これを避けるため、グリーンシートの厚さを従来の１／
２にして、導電体層間の距離を従来と同一となるように
した。

このようにして積層したプレス体６ｂを１００°Ｃに加
熱し、２５０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２の圧力で４５分
プレスし、次いで４００″Ｃで有機バインダを熱分解し
た後、１１００″Ｃで２時間焼結して焼結ブロックを作
成した。

次いで、この焼結ブロックを切断してセラミック積層体
とした後、従来の製造工程と同一の工程により、第５図
に示すように導電体層２の露出部分上にガラス層８を形
成し、その上に外部電極９を形成する。

この後、この外部電極９にリード線１ｏをはんだ付けし
た後、外装を施して電歪効果素子１１を完成した。

このようにして製造した電歪効果素子１１においては、
電極切れに起因する不良率が、従来の製遣方法による電
歪効果素子では３〜８％であるのに対して、０％であっ
た。

又、引っ張り強度及び抗折強度とも従来の製造方法によ
る電歪効果素子の約１．５倍であった。

第２図に、本実施例によるセラミック積層体の導電体層
２の表面状態を示す。

第２図は、本実施例によるセラミック積層体の導電体層
２の表面を、光学決微鏡により４００倍に拡大した写真
である。

第６図に示す従来の製造方法によるセラミック積層体の
導電体層の表面状態に比べ、本実施例によるものの方が
、密に形成されていることが分かる。

これが電極切れに起因する不良の低減と、電歪効果素子
の機械的強度の向上に効果があったものと考える。

更に、従来の製造方法による電歪効果素子では導電体層
と導電体層間のショート不良が数％発生するのに対して
、本実施例では０％であった。

ショート不良は、グリーンシートにピンホールがあって
、その上に導電体層が形成された場合、このピンホール
が、セラミック層をはさむ導電体層に対してスルーホー
ルを作ってしまうために発生すると考えられる。

本実施例では、隣あう２つの導電体層の間のセラミック
層が２層で形成されているので、グリーンシートにピン
ホールがあっても、スルーホールを作る確率が非常に低
い。

このため、導電体層間のショート不良が発生しなかった
ものと考える。

なお、以上の説明は、電歪効果素子ついて説明したが、
本発明はこれに限ることなく、積層セラミックコンデン
サについても適用できることは明かである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、２枚の電極シートを、
各々の導電体層同志が相対して接触するように合せ、こ
れを単位として積層することにより、セラミック層の上
下両界面にアンカー効果を有し、更に焼結時の金属粒子
のセラミック層への拡散や収縮を補う厚さを有する導電
体層を形成することができる。

このため、セラミック積層体の内部での電極切れに起因
する不良を無くし、電歪効果素子の引っ張り強度及び抗
折強度を約５０％大きくすることができる。

更に、隣りあう２つの導電体層間のセラミック層が２層
で形成されるので、グリーンシートのピンホールによる
導電体層間のショート不良を無くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の積層構造を示す図、第２図
は、本発明の実施例の導電体層の表面状態を示す光学顕
微鏡写真、第３図は、電極シートを形成する方法を表す
模式図、第４図は、従来の製造方法における積層構造を
示す図、第５図は、電歪効果素子の構造を示す図、第６
図は、従来の製造方法による導電体層の表面状態を表す
光学顕微鏡写真である。 １・・・グリーンシート、２・・・導電体層、３・・・
セラミック層、４・・・電極シート、５・・・ダミーシ
ート、６ａ、、６ｂ・・・プレス体、７・・・セラミッ
ク積層体、８・・・ガラス層、９・・・外部電極、１０
・・・リード線、１１・・・電歪効果素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　セラミック粉末と有機バインダーとからなるグリーン
   シートの一方の面に導電体層を形成し、所定寸法に裁断
   して電極シートを得る工程と、前記電極シートを積層す
   る工程とを含むセラミック積層体の製造方法において、 前記積層工程は、第１の前記電極シート上に第２の前記
   電極シートを各々の導電体層が相対して接するように配
   置した構造が繰返しの単位となるように積層することを
   特徴とするセラミック積層体の製造方法。