JPH0992567A

JPH0992567A - 積層セラミックスコンデンサの製造方法

Info

Publication number: JPH0992567A
Application number: JP24445995A
Authority: JP
Inventors: Koichi Harada; 耕一原田; Yuichi Sato; 雄一佐藤; Hideyuki Kanai; 秀之金井; Yohachi Yamashita; 洋八山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性の優れた積層セラミックスコンデンサ
を、デラミネーションを発生させることなく、高歩留り
で製造することを可能とする積層セラミックスコンデン
サの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】側壁を有する容器内にセラミックススラ
リーを導入し、乾燥し、第１の生セラミックススシート
を成型する工程、第１の生セラミックスシート上に内部
電極層を形成する工程、表面に内部電極層が形成された
前記第１の生セラミックスシート上にセラミックススラ
リーを導入し、乾燥し、第２の生セラミックススシート
を成型する工程、及び前記内部電極層を形成する工程及
び第２の生セラミックススシートを成型する工程を交互
に複数回繰り返す工程を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックス
コンデンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックスコンデンサ（ＭＬＣ）
は、小型、高容量であり、周波数特性及び耐熱性に優
れ、信頼性が高いことから、広範な分野に多用されてい
る。かかるＭＬＣは、図８に示すように、セラミックス
からなる複数の誘電体層３１と、これら該誘電体層３１
の間に配置され、一端が対向する側面に交互に露出する
複数の内部電極３２と、内部電極間に挟まれていないセ
ラミックスからなるカバーシート３３と、前記対向する
側面にそれぞれ設けられた一対の外部電極３４とから構
成されている。図８の積層セラミックスコンデンサは、
チップタイプであるが、その他に外部電極としてリード
線を取り付け、樹脂を塗布したディップタイプのものも
知られている。

【０００３】近年、このようなＭＬＣでは、小型化、大
容量化の要求から、以前は１層当たり焼結後で２０μｍ
以上であった誘電体の厚さを低減することが必要とされ
ている。

【０００４】ＭＬＣは、従来、次のような方法により製
造されている。まず、図９に示すように、支持フィルム
４４上に誘電体粉末と有機バインダからなる誘電体グリ
ーンシート４１を形成し、この誘電体グリーンシート４
１上に内部電極用パターン４２を印刷してシート４３を
作製する。

【０００５】次いで、シート４３を支持フィルム４４か
ら剥離し、図１０（ａ）に示すように、前記シート４３
を２つのカバーシート４５，４６の間に複数枚重ね、加
熱加圧して一体化した後、図１０（ｂ）に一点鎖線で示
すように、その厚さ方向に切断して個々のチップを切り
出す。その後、焼成し、バレル研磨し、角に丸みを付与
する。次に、一対の外部電極を焼き付けることによって
ＭＬＣを製造する。

【０００６】しかしながら、以上説明した従来の製造方
法では、以下に示すような問題点がある。第１の問題点
は、誘電体グリーンシート４１における内部電極形成部
分と内部電極の形成されない部分の段差により生ずるも
のである。即ち、図１０に示す工程において、シート４
３を複数枚積層する際、誘電体シートが厚いと、内部電
極４２が誘電体グリーンシート４１に埋没し、前記段差
が誘電体グリーンシート４１に吸収されていたものが、
誘電体グリーンシート４１が薄いと、特に、焼結後の厚
さが２０μｍ以下となるような厚さでは、前記段差が誘
電体グリーンシート４１に吸収できなくなり、ＭＬＣの
サイドマージン部分にデラミネーションが発生し、容量
不良、絶縁不良などの原因となり、歩留まりを低下させ
ていた。

【０００７】このような問題を解決する方法として、内
部電極部分と内部電極の形成されない部分との段差を解
消するための方法が多数提案されている。例えば、特開
昭５６−１０５６１９号公報には、支持フィルム上に内
部電極を印刷し、その上に誘電体グリーンシートを形成
することにより、内部電極の形成されない部分に誘電体
が入りこみ、段差を解消し、このようにして得た複合シ
ートを積層することによりＭＬＣを製造する方法が開示
されている。

【０００８】また、特開昭６０−１９３３１８号公報に
は、支持フィルム上に形成した誘電体グリーンシート上
に内部電極を形成し、この上に、更に誘電体グリーンシ
ートを形成することにより、内部電極の形成されない部
分に誘電体が入りこみ、段差を解消し、このようにして
得た複合シートを積層することによりＭＬＣを製造する
方法が開示されている。

【０００９】さらに、特開平１−２１５０９５号公報に
は、グリーンシート上に電極を印刷し、印刷部分以外に
グリーンシートとほぼ同一成分のセラミックスペースト
を印刷することにより段差を解消する方法が開示されて
いる。

【００１０】しかしながら、前述したいずれの方法にあ
っても、前記段差は緩和はされるが、完全には解消され
ず、誘電体グリーンシートの積層数が増加するに従っ
て、段差は無視出来なくなり、脱脂および焼成中にデラ
ミネーション発生の原因となっていた。その結果、焼成
後のＭＬＣにおいて容量不良や絶縁抵抗値が低下し、歩
留まりが低下するという問題があった。

【００１１】特に、焼成後の誘電体の厚さが１０μｍ以
下となるような薄いグリーンシートでは、上記のような
段差が致命的になり、焼成後、殆どのＭＬＣにデラミネ
ーションが発生し、ショートモードの故障になり、ＭＬ
Ｃを構成することが出来なくなってしまう。

【００１２】第２の問題点は、薄い誘電体グリーンシー
トを製造する際、その厚みを均一にすることが極めて困
難であることである。薄い誘電体シートを製造する方法
として、グラビア印刷やドクターブレードを用いた、い
わゆるテープキャスティングによるシート成型が広く知
られているが、いずれの方法であっても、グラビアロー
ルあるいはドクターブレードの傷を完全に無くすこと
や、ロールあるいはドクターブレードの水平度を完全に
保つことは不可能に近い。このため、製造されるシート
には、厚みむらや凹凸が必ず発生してしまう。

【００１３】また、誘電体シートの厚みが１０μｍ以下
になってくると、薄い部分に電圧が集中しやすくなり、
絶縁破壊が発生したり、誘電損失が大きくなったりし、
特性が非常に悪くなってしまう。更に、誘電体シートは
表面張力によって中央部が盛り上がった形状になるた
め、縁部は圧着されにくくなり、デラミネーションの原
因になっていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
製造方法では、誘電体層が１０μｍ以下と薄くなった場
合には、内部電極と誘電体シートの段差により、デラミ
ネーションが発生するだけでなく、各誘電体層にも厚み
のばらつきが発生し、積層セラミックスコンデンサの特
性を低下させ、歩留まりを極端に低下させていた。

【００１５】本発明は、かかる問題点を解決し、信頼性
の優れた積層セラミックスコンデンサを、デラミネーシ
ョンを発生させることなく、高歩留りで製造することを
可能とする積層セラミックスコンデンサの製造方法を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明（請求項１）は、側壁を有する容器内にセラ
ミックススラリーを導入し、乾燥し、第１の生セラミッ
クススシートを成型する工程、第１の生セラミックスシ
ート上に内部電極層を形成する工程、表面に内部電極層
が形成された前記第１の生セラミックスシート上にセラ
ミックススラリーを導入し、乾燥し、第２の生セラミッ
クススシートを成型する工程、及び前記内部電極層を形
成する工程及び第２の生セラミックススシートを成型す
る工程を交互に複数回繰り返す工程を具備することを特
徴とする積層セラミックスコンデンサの製造方法を提供
する。

【００１７】以下、本発明の積層セラミックスコンデン
サの製造方法について、より詳細に説明する。本発明の
方法では、まず、側壁を有する容器内にセラミックスス
ラリーを一定量注入し、乾燥する。その結果、表面張力
によって、図１に示すように、表面が均一で且つ縁部が
厚くなった生セラミックスシートを成型することが出来
る。このようにして得られた生セラミックスシートを用
いて積層セラミックスコンデンサを積層する際、縁部が
厚いために、剥離しやすいだけでなく、剥離後のハンド
リングの際にも変形を起こすことを防止することが出来
る。

【００１８】また、従来の方法では使用が困難であった
粘性の低いセラミックススラリーの使用が可能であるた
め、セラミックススラリー中のバインダ−の量を減少さ
せることが出来、それによって製造コストの低減を図る
ことが可能である。

【００１９】更に、プレスで圧着する際にも、この部分
が強力に圧着されるため、製造過程においてデラミネー
ションが発生しにくい。しかも、このようなシートの厚
みはスラリーの注入量によって正確にコントロールする
ことが可能である。また、容器内面に施された離型処理
と組み合わせた時に、薄いシートをより簡単に剥離する
ことが出来る。

【００２０】このような工程を繰り返すことにより、誘
電体層の厚みの均一な積層セラミックスコンデンサを製
造することが可能である。このように、誘電体層の表面
平滑性や膜厚の均一性が優れているため、電界が集中す
ることによる耐圧不良を生じることはない。更に、デラ
ミネーションやクラック、または所望の静電容量の不足
などといった静電容量の不良率が大幅に低減される。

【００２１】また、製造工程が従来と比較して極端に簡
略化され、製造に要する時間が飛躍的に短縮されるばか
りでなく、高速製造のため、各工程でのごみの付着など
の欠陥を極限まで押さえることが可能である。さらに、
スラリーの経時変化によるシートの品質のばらつきを極
端に減少させることが出来る。

【００２２】また、従来のテープキャスティングによる
方法では、誘電体シートの厚みが薄くなるほど、支持フ
ィルムの量が増し、製造コストを上昇させるだけでな
く、環境破壊の原因にもなっていたが、本発明の方法で
は、支持フィルムを全く用いないため、製造コストを低
減させ、不要となる産業廃棄物も一切生じないという利
点を有する。

【００２３】

【実施の形態】以下、本発明に係る積層セラミックスコ
ンデンサの製造工程について、図面を参照しながら説明
する。図１は、本発明の方法に使用される側壁を有する
容器１を示す断面図である。容器１の材質は特に限定さ
れないが、金属や、紙、プラスチックなどの有機系材料
が例として挙げられる。この容器は円形であることが好
ましいが、形は特に限定されない。図２（ａ）〜（ｃ）
に側壁を有する容器の種々の形状断面の例を示した。な
お、容器が円形である場合には、容器を低速で回転させ
ることにより、均一性を高めることが出来る。

【００２４】まず、図３に示すように、容器１内にセラ
ミックススラリーを注入し、乾燥することにより、生セ
ラミックスシ−ト２を成型する。使用されるスラリー
は、テープキャスティング法に用いるものより粘性の小
さいものが好ましい。なお、図３に示すように、容器１
が多少傾いても生セラミックスシ−ト２の表面は水平で
ある。このときのセラミックスシ−ト２の中央部の厚み
は１００μｍであった。

【００２５】次いで、図４に示すように、生セラミック
スシ−ト２の表面に所定のパタ−ンに電極ペ−ストを塗
布することにより、内部電極３を形成する。内部電極３
の形成方法は特に限定されないが、スクリーン印刷、グ
ラビア印刷、熱転写印刷、スタンプ式が例として挙げら
れる。本実施例では、スタンプ式を用いた。なお、電極
用ペ−ストとセラミックススラリーの溶剤は、相溶しな
いものであることが好ましい。

【００２６】次に、図５に示すように、表面に内部電極
３が形成された生セラミックスシ−ト２の上に、更に生
セラミックススラリーを正確に一定量注入し、乾燥す
る。その結果、内部電極３を覆うように誘電体層４が形
成される。この誘電体層４の表面は均一で凹凸は無く、
厚みも均一であった。なお、誘電体層４の厚みは、図６
に示すように規定した。このときの誘電体層４の厚みは
５μｍであった。

【００２７】以上の工程を繰り返すことにより、図７に
示すように、積層セラミックスコンデンサが得られた。
上記、誘電体スラリーおよび電極ペーストの組成は特に
限定されないが、一般には水系と有機溶剤系のいずれか
が用いられる。

【００２８】本発明に使用可能な誘電体材料としては、
一般に高誘電率材料として使用される、チタン酸バリウ
ム系、リラクサ−と呼ばれる鉛系誘電体等の種々の材料
が挙げられる。

【００２９】なお、側壁を有する容器を、紙やＰＶＡの
ようなバインダ−系の材料で作製した場合には、容器内
に積層された状態でチップ状にダイシングした後、容器
ごと焼成すれば、容器は焼失してしまうため、容器から
未焼成のバ−を取り出す際に発生する欠陥を防止するこ
とが出来るとともに、製造工程を簡略化することが出来
る。

【００３０】また、容器を耐火物（例えばＭｇＯ）によ
り作製した場合には、容器ごと焼成しても容器は燃えず
に残り、しかもコンデンサは焼成により収縮するため、
焼成後、容易に容器から取り出すことが可能となり、容
器から未焼成のバ−を取り出すときに発生する欠陥を防
止することが出来るばかりでなく、焼成の際に用いるサ
ヤとの兼用が可能であるため、製造工程を簡略化するこ
とが出来る。

【００３１】更に、容器を濾紙等の吸湿性の材料により
作製した場合には、スラリ−内の溶剤又は水分を吸収す
ることが出来るため、スラリ−の乾燥の時間を大幅に短
縮することが出来る。また、このような容器の外側に溶
剤又は水分を吸引する仕組みを併用することにより、ス
ラリ−の乾燥を効率的に行うことが出来る。

【００３２】また、容器の形状を円形とし、円の中心を
軸に回転させることにより、スラリ−を均一に成型する
ことが出来、平滑性に優れた誘電体グリ−ンシ−トを製
造することが出来る。

【００３３】更にまた、図３に示すように、容器が傾い
た場合でもシ−トの表面は水平であり、２層目からは厚
みが均一な誘電体層を形成することが出来るため、大き
な問題はないが、１層目の厚みを均一にする必要がある
場合は、水等の流体上に容器を浮かべることにより、容
易に水平を得ることが出来、すべての誘電体層厚みを均
一に形成することが出来る。

【００３４】以上のような方法により作製した積層セラ
ミックスコンデンサと、他の方法で作製したものとにつ
いて、それらの特性を求め、比較を行った。実施例１誘電体セラミックスとして、（Ｐｂ_0.875 Ｂａ_0.125 ）
［Ｍｇ_1/3 Ｎｂ_2/3 ）_0.5 （Ｚｎ_1/3 Ｎｂ_2/3 ）_0.3 Ｔ
ｉ_0.2 ］Ｏ₃ の組成を有する誘電体粉末を用い、上述の
製造工程により、２４０層の積層セラミックスコンデン
サを作製した。得られた積層セラミックスコンデンサの
外観は、厚みむらもなく、良好であった。誘電体層の厚
みは焼成前で５μｍ、焼成後で４μｍであった。容量は
８．６μＦ、誘電損失は０．７％であった。また、容量
・絶縁抵抗積は室温（２０℃）で２００００ΩＦ、高温
（１２５℃）で１００００ΩＦであった。破壊電圧は５
００Ｖであり、歩留は９０％と良好であった。

【００３５】比較例１誘電体セラミックススとして、（Ｐｂ_0.875 Ｂａ
_0.125 ）［Ｍｇ_1/3 Ｎｂ_2/3）_0.5 （Ｚｎ_1/3 Ｎｂ
_2/3 ）_0.3 Ｔｉ_0.2 ］Ｏ₃ の組成を有する誘電体粉末を
用い、従来のテープキャスティング法により、比較実験
を行った。

【００３６】まず、誘電体シートをリップコータで作製
したが、厚みにむらがあり、得られたシートは５μｍ〜
６μｍの厚みであった。この誘電体シートを２４０層積
層したところ、厚みむらが生じた。また、この積層体を
焼成したところ、大量のデラミネーションが発生した。
焼成後の積層体の厚みは４μｍ〜５μｍであった。

【００３７】得られた積層セラミックスコンデンサの容
量は８．４μＦ、誘電損失１．５％であった。容量・絶
縁抵抗積は室温（２０℃）で１０００ΩＦ、高温（１２
５℃）で１００ΩＦであった。破壊電圧は１５Ｖであ
り、歩留は０％であった。

【００３８】ただし、上記実施例１および比較例１とも
に容量８．０μＦ以上、誘電損失２．５％未満、容量・
絶縁抵抗積は室温、高温ともに２０００ΩＦ以上を良品
として歩留まりを求めた。作製チップ数はともに１００
個でった。

【００３９】実施例２誘電体セラミックスとして、ＢａＴｉＯ₃ 系誘電体粉末
を用い、上述の製造工程により、２４０層の積層セラミ
ックスコンデンサを作製した。得られた積層セラミック
スコンデンサの外観は、厚みむらもなく、良好であっ
た。誘電体層の厚みは焼成前で９μｍ、焼成後で７μｍ
であった。容量は３．８μＦ、誘電損失は２．５％であ
った。また、容量・絶縁抵抗積は室温（２０℃）で６０
００ΩＦ、高温（１２５℃）で１５００ΩＦであった。
破壊電圧は５００Ｖであり、歩留は９８％と良好であっ
た。

【００４０】比較例２誘電体セラミックススとして、ＢａＴｉＯ₃ 系誘電体粉
末を用い、従来のテープキャスティング法により、比較
実験を行った。

【００４１】まず、誘電体シートをリップコータで作製
したが、厚みにむらがあり、得られたシートは９μｍ〜
１０μｍの厚みであった。この誘電体シートを２４０層
積層したところ、厚みむらが生じた。また、この積層体
を焼成したところ、大量のデラミネーションが発生し
た。焼成後の積層体の厚みは７μｍ〜８μｍであった。

【００４２】得られた積層セラミックスコンデンサの容
量は３．５μＦ、誘電損失２．８％であった。容量・絶
縁抵抗積は室温（２０℃）で１０００ΩＦ、高温（１２
５℃）で１００ΩＦであった。破壊電圧は１５Ｖであ
り、歩留は０％であった。

【００４３】ただし、上記実施例２および比較例２とも
に容量３．４μＦ以上、誘電損失２．５％未満、容量・
絶縁抵抗積は室温、高温ともに１０００ΩＦ以上を良品
として歩留まりを求めた。作製チップ数はともに１００
個でった。以上の結果より、本実施例によると、均一な
誘電体層を有する積層セラミックスコンデンサを高い歩
留りで製造することが出来ることがわかる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
従来の方法に比べて耐圧不良率が低減し、信頼性を向上
することができる。また、デラミネーションやクラック
の低減が可能であることから、容量不良率を大幅に改善
できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用される容器を示す断面図。

【図２】本発明の方法に使用される容器の種々の例を示
す断面図。

【図３】本発明の方法において容器内で成型された生セ
ラミックスシートの断面図。

【図４】本発明の方法において内部電極が形成された生
セラミックスシートの断面図。

【図５】本発明の方法において内部電極が形成された生
セラミックスシート上に更に内部電極が形成された状態
を示す断面図。

【図６】誘電体層の厚みを規定する図。

【図７】本発明の方法により製造された積層セラミック
スコンデンサの構成を示す断面図。

【図８】一般的な積層セラミックスコンデンサの構成を
示す断面図。

【図９】支持フィルム上に誘電体層と内部電極を形成し
た状態を示す断面図。

【図１０】誘電体シートを積層した状態を示す断面図。

【符号の説明】

１…容器２…第１の生セラミックスシート３…内部電極４…第２の生セラミックスシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下洋八神奈川県川崎市幸区柳町70番地株式会社東芝柳町工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側壁を有する容器内にセラミックススラ
リーを導入し、乾燥し、第１の生セラミックススシート
を成型する工程、第１の生セラミックスシート上に内部
電極層を形成する工程、表面に内部電極層が形成された
前記第１の生セラミックスシート上にセラミックススラ
リーを導入し、乾燥し、第２の生セラミックススシート
を成型する工程、及び前記内部電極層を形成する工程及
び第２の生セラミックススシートを成型する工程を交互
に複数回繰り返す工程を具備することを特徴とする積層
セラミックスコンデンサの製造方法。
【請求項２】前記容器は円形の底面を有し、前記セラ
ミックススラリーの導入後に、前記容器を回転させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の積層セラミックスコン
デンサの製造方法。
【請求項３】前記内部電極層を形成するための内部電
極用ペ−ストに含まれる成分と前記セラミックススラリ
ーに含まれる成分とが相溶しないことを特徴とする請求
項１に記載の積層セラミックスコンデンサの製造方法。
【請求項４】前記容器の内面には離型処理が施されて
いる請求項１に記載の積層セラミックスコンデンサの製
造方法。