JPH07240338A

JPH07240338A - 積層セラミック電子部品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07240338A
Application number: JP5301794A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hasegawa; 宏一長谷川
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミックグリーンシートが薄膜化されて
も、構造的な欠陥が発生することの無い、信頼性の高い
積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供するこ
とにある。【構成】内部電極３の形成されたセラミックグリーン
シート４からなる第１積層体１と、内部電極の形成され
ていないセラミックグリーンシートからなる第２積層体
２とを交互に積層して、熱圧着により一体化してセラミ
ック積層体を形成する。これを所定の形状に切断してセ
ラミックチップ５とし、焼結して、磁器化する。セラミ
ック積層体では、第１積層体１には、内部電極３による
セラミックグリーンシート４間の空隙・歪みが第２積層
体２により埋められ、セラミックグリーンシート間が密
着する。したがって、デラミネーション等の構造的な欠
陥を引き起こすことが防止され、信頼性の高い積層セラ
ミック電子部品及びその製造方法が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層セラミック電子部
品及びその製造方法に係り、特に、構造的欠陥の発生す
ることがない積層セラミック電子部品及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、積層セラミックコンデンサや積層
セラミックバリスタなど積層セラミック電子部品は、そ
の需要が増大している。このような積層セラミック電子
部品として、積層セラミックコンデンサの一例を以下に
説明する。すなわち、粉末状のセラミック誘電体材料
を、熱可塑性を有する有機ビヒクル等の樹脂バインダの
混合された溶剤に均一に分散してスラリとする。このス
ラリを、ドクターブレード法などの方法により数μｍか
ら数十μｍの厚さのセラミックグリーンシートとして成
形する。次に、セラミックグリーンシート上に、内部電
極を形成する。内部電極は、スクリーン印刷法などによ
り、金属粉末のペーストを所定のパターンに印刷して設
ける。この内部電極の形成されたセラミックグリーンシ
ートを、所定の大きさに切断する。このように内部電極
が形成され、所定の大きさに切断されたセラミックグリ
ーンシートは、図５に示すように、複数枚を積層し、こ
れを仮圧着して第１積層体１を形成する。

【０００３】次に、内部電極の印刷されていないセラミ
ックグリーンシートを所定の大きさに切断し、複数枚を
積層し、仮圧着して、第２積層体２を形成する。そし
て、前記第１積層体１の上下に第２積層体２を配置して
所定の厚みにした後、高温高圧で圧着する。圧着後、所
定の形状に切断した圧着積層体（以下、セラミックチッ
プ）は、空気中で１０００〜１２００℃程度の温度で焼
結して、磁器化する。これにより、焼成されたセラミッ
クが誘電体となる積層セラミックコンデンサが得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
積層セラミックコンデンサでは、次のような問題が有っ
た。すなわち、近年、積層セラミックコンデンサは回路
部品の高密度化に伴い、小形且つ大容量化が要求され、
しかも高い信頼性が望まれている。積層セラミックコン
デンサを小形大容量化する方法として、誘電体の高誘電
率化、誘電体層の薄層化、誘電体層と内部電極層の多層
化等が考えられている。すなわち、セラミックグリーン
シートを薄膜化、及びセラミックチップを多層化するこ
とである。このためには、セラミックグリーンシートを
３０μｍ以下の薄さとして形成し、そして５０層以上の
多層となる状態に積層を行うことになる。これにより、
内部電極も多層状態とすることができる。

【０００５】しかし、内部電極が多層状態になると、セ
ラミックチップにおいては、内部電極の形成された部分
と、内部電極の形成されていない部分とは、厚みに差が
生じてしまう。これは、図６に示すように、セラミック
チップの第１積層体１部分では、内部電極３の形成され
ている中央部の厚みに比べ、内部電極の形成されていな
いセラミックグリーンシート４だけの積層部分は、薄く
なっている。また、セラミックチップの第１積層体１部
分では、セラミックグリーンシート４間に、内部電極３
の厚みによる空隙Ａが生じている。

【０００６】このような空隙Ａは、セラミックグリーン
シートの厚みがある程度に厚い場合は、次のようにし
て、上下のシートを密着させることができる。すなわ
ち、グリーンシートは熱可塑性を有するため、高温高圧
による圧着時には、グリーンシートが空隙Ａに流れ込
み、空隙Ａを埋めることができ、上下のシートを密着さ
せることができる。

【０００７】しかしながら、セラミックグリーンシート
を３０μｍ以下に薄膜化して、第１積層体として５０層
以上に積層し、その上下に第２積層体を配置した場合、
空隙Ａは第１積層体の積層数と同数発生する。しかも、
セラミックグリーンシートの厚みが薄いため、圧着時に
空隙Ａ全体を埋めるには、不十分な量となる。これで
は、セラミックグリーンシート間に密着不足が生じる
か、あるいはまったく密着しない部分が生じることにな
る。このような密着が不良となる部分が生じると、これ
が歪みとなる。この歪み部分が、積層体のエンド方向で
は部分的な厚みムラに、また、サイド方向では段差とな
ってしまう。このような厚みムラや段差は、デラミネー
ション（層間剥離）やクラック（亀裂）等の構造的欠陥
を引き起こすことになる。

【０００８】このように、積層セラミックコンデンサの
内部にデラミネーション等の構造的欠陥が引き起こされ
ると、積層セラミックコンデンサの信頼性試験、例えば
熱衝撃試験や耐湿負荷試験または高温負荷試験等におい
て、容量や絶縁抵抗の劣化・ショート等が発生し、よい
結果を得ることができない。したがって、積層セラミッ
クコンデンサの信頼性が低下することになる。なお、こ
のような不具合は積層セラミックコンデンサだけではな
く、積層セラミックバリスタなど、全ての積層セラミッ
ク電子部品に共通であった。

【０００９】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、セラミックグリ
ーンシートが薄膜化されても、デラミネーション等の構
造的な欠陥を引き起こすことの無い、信頼性の高い積層
セラミック電子部品及びその製造方法を提供することに
ある。

【００１０】特に、セラミックグリーンシートの厚みを
３０μｍ以下となる薄膜とした場合でも、内部電極の厚
みによりデラミネーション等の構造的な欠陥を引き起こ
すことの無い、信頼性の高い積層セラミック電子部品を
製造する方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するために、請求項１記載の発明では、内部電極の設
けられたセラミックグリーンシートが積層・圧着されて
セラミックチップが形成されている積層セラミック電子
部品において、内部電極の形成されたセラミックグリー
ンシートが複数枚積層されて第１積層体が形成され、内
部電極の形成されていないセラミックグリーンシートが
複数枚積層されて第２積層体が形成され、前記第１積層
体と前記第２積層体とが交互に積層されて、熱圧着によ
り一体化されたセラミックチップとして形成されている
ことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２記載の発明では、内部電極
の形成されたセラミックグリーンシートを積層し、熱圧
着してセラミック圧着積層体を形成する積層セラミック
電子部品の製造方法において、内部電極の形成されたセ
ラミックグリーンシートを複数枚積層して第１積層体を
形成し、内部電極の形成されていないセラミックグリー
ンシートを複数枚積層して第２積層体を形成し、前記第
１積層体と前記第２積層体とを交互に積層した後、熱圧
着して一体化し、セラミック圧着積層体を形成すること
を特徴としている。

【００１３】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
セラミックグリーンシートの厚みが３０μｍ以下であ
り、前記第２積層体の厚みは、セラミックグリーンシー
トの厚みの３倍以上１００倍以下であることを特徴とし
ている。

【００１４】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は、次
のようになる。すなわち、内部電極の形成された第１積
層体と、内部電極の形成されていない第２積層体とが交
互に積層されることにより、第１積層体で発生する歪み
を第２積層体で吸収することができる。これは、高温圧
着時に、第１積層体部分の段差や厚みムラに熱可塑性を
有する第２積層体が流れ込むため、セラミックグリーン
シートを密着させることになる。これにより、デラミネ
ーション等の構造的な欠陥を防止することができる。

【００１５】また、セラミックグリーンシートの厚みが
３０μｍ以下の場合、第２積層体をセラミックグリーン
シートの厚みの３倍以上１００倍以下とする。これは、
３倍未満では第１積層体の歪みの解消を行うための十分
なセラミックグリーンシート量を得ることができなくな
ってしまう。一方、１００倍より大きいと、積層セラミ
ックコンデンサ素子の高さ寸法が大きくなり、使用上問
題となってしまう。したがって、３倍以上１００倍以下
とすることにより、内部電極の厚みによる第１積層体の
歪みの吸収して解消することができる適当な厚みが得ら
れる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による積層セラミック電子部品
及びその製造方法に関して、積層セラミックコンデンサ
を例にとり、図面に基づき説明する。

【００１７】まず、粉末状のセラミック誘電体材料を、
樹脂バインダの混合された溶剤を分散媒として、均一に
分散してスラリ化し、スラリとする。この分散媒は、例
えば、ポリビニルブラチール樹脂７重量部、ジオクチル
フタレート３重量部、メチルエチルケトン４０重量部、
トルエン３０重量部を混合したものを使用する。次に、
ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルム上
に、前記スラリを使用してドクターブレート法により厚
さ１５μｍのセラミックグリーンシートを形成する。さ
らに、このセラミックグリーンシート上に、銀・パラジ
ウム等からなる内部電極用のペーストを、例えばスクリ
ーン印刷法により所定のパターンに塗布する。そして、
９０℃で乾燥した後、所定の大きさに切断し、この後、
ベースフィルムから剥離する。

【００１８】一方、内部電極の形成されないセラミック
グリーンシートは、前記の内部電極の形成されたセラミ
ックグリーンシートの内部電極の形成工程を抜かして、
他は同様の工程により形成する。

【００１９】次に、図１に示すように、内部電極３の形
成されたセラミックグリーンシートを３０層に積層し、
仮圧着して第１積層体１を形成する。一方、内部電極を
含まないセラミックグリーンシートを２０層に積層し、
仮圧着して第２積層体２を形成する。ここで、前記第１
と第２の積層体１，２は、それぞれ複数形成し、図１に
示すように、交互に積層する。本実施例の場合、第１積
層体を３つ、第２積層体を４つ形成して、上部と下部が
第２積層体２となるように積層する。このように交互に
積層されたものを、加熱圧着して一体化する。この後、
所定の大きさに切断して圧着積層体（セラミックチッ
プ）５を形成する。このセラミックチップ５について、
空気中、３００℃の温度で１０時間保持して脱バインダ
を行う。その後、空気中、１０４０℃の温度で２時間保
持して焼結を行って、積層セラミックコンデンサ素子を
得る。

【００２０】比較のために、従来の製造方法による一例
（従来例）として、上述の実施例と同一の厚み（１５μ
ｍ）からなるセラミックグリーンシートに、同一の内部
電極用のペーストを印刷し、所定の大きさに切断する。
この内部電極の設けられたグリーンシートを９０層に積
層し、仮圧着して第１積層体を形成する。次に、内部電
極を含まないセラミックグリーンシートを２０層に積層
し、仮圧着して第２積層体を形成する。この第２積層体
は２つ形成し、第１積層体の上部及び下部に配置する。
これを加熱圧着して一体化する。そして、所定の大きさ
に切断してセラミックチップ５を形成する。なお、脱バ
インダ、焼成等の各条件はすべて上述の実施例と同様に
行う。

【００２１】以上のような本実施例と従来例の製造方法
により得られた積層セラミックコンデンサ素子につい
て、構造的欠陥としてデラミネーション発生率を調べ
た。これは、熱硬化性樹脂に埋め込み、研磨して内部構
造を光学顕微鏡及び金属顕微鏡で観察することにより行
った。その結果を表１に示す。ここで、試料数ｎ＝４０
とした。

【００２２】

【表１】

【００２３】以上のように、本実施例による積層セラミ
ックコンデンサの製造方法を用いれば、積層セラミック
コンデンサのデラミネーション発生率は皆無となること
がわかる。また、本実施例によれば、クラックの発生率
も皆無となっている。したがって、従来の製造方法に比
較して、構造的欠陥の発生について、大幅に改善されて
いることがわかる。

【００２４】これは、圧着時に第１積層体１のセラミッ
クグリーンシート間の内部電極による空隙が、セラミッ
クグリーンシートが流れ込むことにより、埋められる。
この時、第１積層体１間に第２積層体が配置されている
ため、第１積層体１が内部電極層として、第２積層体２
が中間誘電層として作用して、セラミックグリーンシー
トの厚みが薄い場合でも、第１積層体１に生じる歪みを
第２積層体２により吸収することができる。

【００２５】したがって、内部電極３の厚みによる積層
セラミックコンデンサの部分的な厚みムラや段差を解消
することができる。これにより、積層セラミックコンデ
ンサにデラミネーション（層間剥離）やクラック（亀
裂）等の構造的欠陥が引き起こされることが皆無とな
る。

【００２６】なお、本発明は、上述の実施例に限定され
るものではなく、内部電極の設けられたセラミックグリ
ーンシートからなる第１積層体１と、内部電極を有さな
いセラミックグリーンシートからなる第２積層体２とが
交互に積層されてセラミックチップ５が構成されること
に特徴を有するものであり、他の具体的な構成は適宜変
更可能である。

【００２７】例えば、セラミックチップ５を構成する第
１積層体１の数は３つに限定されず、２以上の複数とす
ることができる。また、第２積層体２の数も、この第１
積層体１の数に対応した数となる。すなわち、第２積層
体２は、複数の第１積層体１の間及び第１積層体１の上
下に配置することになるため、第１積層体１の数よりも
１多い数となる。これは、例えば、図３のように第１積
層体１を２つとして、第２積層体２を３つ、又は図４の
ように、第１積層体１を４つとして、第２積層体２を５
つとして構成することができる。

【００２８】さらに、上述の第１及び第２積層体１，２
を構成するセラミックグリーンシート４の積層枚数は限
定されず、適宜変更可能である。第１積層体１は、例え
ば５枚以上１００枚以下、すなわち第１積層体１の厚み
がセラミックグリーンシート４の厚みの５倍以上１００
倍以下となるように構成することができる。

【００２９】一方、第２積層体の積層枚数２は、３枚以
上１００枚以下、すなわち第２積層体２の厚みがセラミ
ックグリーンシート４の厚みの３倍以上１００倍以下と
なるように構成することができる。これは、３倍未満で
は第１積層体の歪みを解消するための十分なセラミック
グリーンシート量を得ることができなくなってしまう。
一方、１００倍より大きいと、積層セラミックコンデン
サ素子の高さ寸法が大きくなり、使用上問題となってし
まう。したがって、３倍以上１００倍以下とすることに
より、適当な厚みを得ることができる。

【００３０】また、本発明では、セラミック誘電体材料
には、ステアタイト系，酸化チタン系，チタン酸バリウ
ム系，リラクサ系等の磁器材料を使用することができ
る。また、セラミック誘電体材料の分散媒は、上述の実
施例の構成に限定されず、樹脂バインダと溶剤の具体的
な構成材料及び構成比は適宜変更可能である。樹脂バイ
ンダとしては、ポリビニルアルコール，セルロース系，
アクリル系等の樹脂を使用することができる。さらに、
内部電極の構成は、銀・パラジウムに限定されず、パラ
ジウム，ニッケル，銅等に適宜変更することが可能であ
る。また、パターン作成もスクリーン印刷法以外に、グ
ラビア印刷法等によっても作成することが可能である。
さらに、この時の乾燥温度や脱バインダの温度や時間、
及び焼結温度や時間等の各条件は、上述の実施例に限定
されず、セラミック誘電体材料や分散媒、または内部電
極の構成材料に応じて適宜変更可能である。

【００３１】さらに、本発明は、積層セラミックコンデ
ンサに限定されるものではなく、積層セラミック電子部
品に同様に適用することができ、同様の効果を得ること
ができる。例えば、積層セラミックバリスタの場合、セ
ラミックグリーンシートは、酸化亜鉛を主成分としてＢ
ｉ₂０₃等の微量添加物を含むバリスタ組成粉体とポリ
ビニルブチラールとよりなる。また、内部電極は、白金
等からなるペーストが使用される。そして、積層したも
のをカットして、脱脂後、焼成が行われる。このような
積層セラミックバリスタの場合も、上述した実施例の積
層セラミックコンデンサと同様の効果を得ることができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、内部電
極の形成されたセラミックグリーンシートからなる第１
積層体間に、内部電極の形成されていないセラミックグ
リーンシートからなる第２積層体が配置されることによ
り、内部電極の厚みによる厚みムラや段差が解消され
る。これにより、構造的欠陥が引き起こされることのな
い信頼性の高い積層セラミック電子部品及びその製造方
法を提供することができる。

【００３３】特に、セラミックグリーンシートの厚みを
３０μｍ以下のように薄く形成し、しかもこれを５０層
以上に多層化しても、第２積層体をセラミックグリーン
シートの厚みの３倍以上１００倍以下とすることによ
り、第１積層体に発生する歪みを吸収して解消するため
の十分なセラミックグリーンシート量を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による積層セラミック電子部品及びその
製造方法の一実施例により形成されるセラミック積層体
の第１積層体と第２積層体の積層状態を示す説明図。

【図２】図１により得られたセラミックチップを示す斜
視図。

【図３】他の実施例により形成されたセラミックチップ
を示す斜視図。

【図４】他の実施例により形成されたセラミックチップ
を示す斜視図。

【図５】従来技術による積層セラミック電子部品の製造
方法により形成されるセラミック積層体の第１積層体と
第２積層体の積層状態を示す説明図。

【図６】図６の要部拡大断面図。

【符号の説明】

１…第１積層体２…第２積層体３…内部電極４…セラミックグリーンシート５…セラミックチップＡ…空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部電極の設けられたセラミックグリー
ンシートが積層され、圧着されてセラミックチップが形
成されている積層セラミック電子部品において、内部電
極の形成されたセラミックグリーンシートが複数枚積層
されて第１積層体が形成され、内部電極の形成されてい
ないセラミックグリーンシートが複数枚積層されて第２
積層体が形成され、前記第１積層体と前記第２積層体と
が交互に積層されて、熱圧着により一体化されたセラミ
ックチップとして形成されていることを特徴とする積層
セラミック電子部品。
【請求項２】内部電極の形成されたセラミックグリー
ンシートを積層し、熱圧着してセラミックチップを形成
する積層セラミック電子部品の製造方法において、内部
電極の形成されたセラミックグリーンシートを複数枚積
層して第１積層体を形成し、内部電極の形成されていな
いセラミックグリーンシートを複数枚積層して第２積層
体を形成し、前記第１積層体と前記第２積層体とを交互
に積層した後、熱圧着して一体化し、セラミック圧着積
層体を形成することを特徴とする積層セラミック電子部
品の製造方法。
【請求項３】セラミックグリーンシートの厚みが３０
μｍ以下であり、前記第２積層体の厚みは、セラミック
グリーンシートの厚みの３倍以上１００倍以下であるこ
とを特徴とする請求項２記載の積層セラミック電子部品
の製造方法。