JPH11348015A - セラミックグリーンシートの製造方法及び積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック粉末の粒径を小さくした場合であ
っても、ピンホールが少なく、表面平滑性に優れたセラ
ミックグリーンシートを得ることを可能とする方法を提
供する。 【解決手段】 有機溶媒中にセラミック粉末及び有機バ
インダ樹脂を混合し、分散させてセラミックスラリーを
得、該セラミックスラリーを用いてセラミックグリーン
シートを成形するにあたり、セラミック粉末を混合する
に先立ち、含水率が０．２〜１．５重量％となるように
セラミック粉末に加湿処理を施す、セラミックグリーン
シートの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば積層コンデ
ンサのような積層セラミック電子部品の製造に用いられ
るセラミックグリーンシートの製造方法並びに該セラミ
ックグリーンシートの製造方法を利用した積層セラミッ
ク電子部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層コンデンサなどの積層セラミック電
子部品の製造に際しては、まず、セラミック粉末が分散
されてなるセラミックスラリーを用意する。次に、セラ
ミックスラリーをシート成形し、セラミックグリーンシ
ートを得る。このようにして得られたセラミックグリー
ンシート上に、内部電極を印刷し、内部電極が印刷され
たセラミックグリーンシートを積層し、さらに必要に応
じて上下に無地のセラミックグリーンシートを積層し、
積層体を得る。得られた積層体を加圧し、焼成すること
によりセラミック焼結体を得る。最後に、セラミック焼
結体の外表面に、内部電極と電気的に接続されるように
外部電極を形成する。

【０００３】ところで、従来、上記セラミックスラリー
としては、有機溶媒中に、セラミック粉末と、有機バイ
ンダ樹脂とを混合し、分散させてなる有機溶媒系セラミ
ックスラリー、または水にセラミック粉末及び有機バイ
ンダ樹脂を混合し、分散してなる水系セラミックスラリ
ーが用いられている。他方、近年、積層コンデンサなど
のセラミック電子部品では、より一層の小型化を進める
ために、内部電極間のセラミック層の厚みが薄くされて
おり、従って、より薄いセラミックグリーンシートを用
いる必要が生じてきている。上記セラミックスラリーの
中でも、有機溶媒系セラミックスラリーは、より薄いセ
ラミックグリーンシートを得るのに適しており、近年幅
広く用いられている。

【０００４】また、厚みの薄いセラミックグリーンシー
トを有機溶媒系セラミックスラリーを用いて成形するに
際しては、成形されたセラミックグリーンシートが十分
なコシを有しないため、通常、合成樹脂よりなるキャリ
アフィルム上で成形が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】積層コンデンサなどの
小型化及び多層化を進めるために、より一層厚みの薄い
セラミックグリーンシートが求められている。ところ
で、より厚みの薄いセラミックグリーンシートを構成す
る場合、セラミックスラリー中に含有されるセラミック
粉末の粒径を小さくする必要がある。ところが、粒径の
小さなセラミック粉末を用い、有機溶媒系セラミックス
ラリーを調製し、厚みの薄いセラミックグリーンシート
を成形した場合、セラミック粉末の分散性が十分でない
という問題があった。その結果、得られたセラミックグ
リーンシートにおいて、セラミック粉末が存在しない空
隙が生じたり、有機バインダ樹脂が凝集した部分が生じ
たりすることがあった。このようなセラミックグリーン
シートを用いてセラミック焼結体を得た場合、セラミッ
ク粉末が存在しない空隙においてピンホールが生じた
り、あるいは上記有機高分子の凝集している部分におい
て有機高分子が飛散し、ピンホールが生じたりすること
があった。

【０００６】そのため、ピンホールが生じている部分に
おいて、上下の内部電極が短絡し、短絡不良となった
り、短絡不良に至らないまでも、上記内部欠陥により信
頼性が著しく低下することがあった。

【０００７】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、有機溶媒系セラミックスラリーを用いたセラ
ミックグリーンシートであって、焼成後にピンホール等
を生じさせ難い、信頼性に優れた積層セラミック電子部
品を得ることを可能とするセラミックグリーンシートの
製造方法、並びに該セラミックグリーンシートを用いて
構成されており、ピンホールによる短絡不良や内部欠陥
による信頼性の低下が生じ難い積層セラミック電子部品
の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、有機溶媒中にセラミック粉末及び有機バインダ樹脂
を混合し、分散させ、セラミックスラリーを得、該セラ
ミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを成
形するセラミックグリーンシートの製造方法において、
前記セラミック粉末を混合するに先立ち、含水率が０．
２〜１．５重量％となるようにセラミック粉末に加湿処
理を施すことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明では、上記セラミッ
ク粉末として、誘電体セラミック粉末が用いられる。請
求項３に記載の発明は、積層セラミック電子部品の製造
方法であり、含水率が０．２〜１．５重量％となるよう
にセラミック粉末に加湿処理を施す工程と、加湿された
セラミック粉末と、有機バインダ樹脂とを有機溶媒中に
混合し、セラミックスラリーを得る工程と、前記セラミ
ックスラリーを用いてシート成形し、セラミックグリー
ンシートを得る工程と、前記セラミックグリーンシート
を内部電極を介して複数枚積層し、積層体を得る工程
と、得られた積層体を焼成することによりセラミック焼
結体を得る工程と、前記セラミック焼結体の外表面に外
部電極を形成する工程とを備えることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明では、上記セラミッ
ク粉末として、誘電体セラミック粉末が用いられ、それ
によって積層セラミック電子部品として積層コンデンサ
が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実験例を
説明することにより、本発明に係るセラミックグリーン
シートの製造方法及び積層セラミック電子部品の製造方
法を説明する。

【００１２】セラミック粉末として、ＢａＴｉＯ₃ を主
成分とするチタン酸バリウム系誘電体セラミック粉末を
用意した。このチタン酸バリウム系誘電体セラミック粉
末の初期含水量を測定したところ、０．０６５重量％で
あった。

【００１３】この誘電体セラミック粉末を、４０℃及び
相対湿度７０％の恒温恒湿状態に放置し、加湿処理を施
した。すなわち、誘電体セラミック粉末に強制的に水分
を吸着させた。また、この加湿処理に際して、放置時間
を調整することにより、下記の表１に示すように、含水
率が０．４２２重量％、０．４６８重量％、０．８２６
重量％、１．２３９重量％、１．５００重量％及び１．
７５０重量％の試料番号１〜６の各セラミック粉末を得
た。

【００１４】また、比較のために、加湿処理前の上記誘
電体セラミック粉末を試料番号７のセラミック粉末とし
た。さらに、ロットが異なるチタン酸バリウム系誘電体
セラミック粉末（含水率＝０．１７５重量％）を試料番
号８のセラミック粉末として用意した。

【００１５】上記試料番号１〜８の各セラミック粉末を
用い、以下の要領でセラミックグリーンシートを成形
し、かつ積層コンデンサを製造した。まず、上記セラミ
ック粉末と、有機バインダ樹脂としてのポリビニルブチ
ラールとを有機溶剤としてのトルエンと日本化成品社
製、商品名：エキネンとの混合液に投入し、十分に混合
し、セラミックスラリーを得た。得られたセラミックス
ラリーを、乾燥後の厚みが４〜５μｍとなるようにキャ
リアフィルム上に塗工し、乾燥して、セラミックグリー
ンシートを成形した。

【００１６】上記のようにして得たセラミックグリーン
シートについて、光学顕微鏡を用いて、透過光または斜
光により観察し、直径５μｍ以上のピンホールの数及び
シート表面の面粗さ（Ｒｚ）を測定した。

【００１７】なお、上記ピンホールの数については、４
５ｃｍ² の面積の領域あたりのピンホールの数の平均値
を求めた。また、表面粗さＲｚについては、ＪＩＳ規格
に従って測定した値であり、単位はμｍである。上記の
ようにして測定されたセラミックグリーンシートにおけ
るピンホールの数及び表面粗さを下記の表１に併せて示
す。

【００１８】次に、上記のようにして得た各セラミック
グリーンシートを用い、積層コンデンサを作製した。す
なわち、セラミックグリーンシート上に、Ｎｉ導電ペー
ストを印刷することにより内部電極を形成し、内部電極
が形成されたセラミックグリーンシートを内部電極積層
数が２００枚となるように積層し、上下に無地のセラミ
ックグリーンシートを３０枚積層し、積層体を得た。こ
の積層体を加圧した後、焼成することによりセラミック
焼結体を得た。得られたセラミック焼結体の両端面にＡ
ｇペーストを塗布し、焼き付けることにより外部電極を
形成した。

【００１９】このようにして、図１に略図的に示す積層
コンデンサを得た。積層コンデンサ１において、セラミ
ック焼結体２内には、複数の内部電極３ａ〜３ｄがセラ
ミック層を介して重なり合うように積層されている。こ
の場合、内部電極間のセラミック層が、上述したセラミ
ックグリーンシートが焼成されることにより形成された
部分に相当する。内部電極３ａ，３ｃは、端面２ａに引
き出されており、端面２ａを覆うように形成された外部
電極４に電気的に接続されている。また、内部電極３
ｂ，３ｄは他方端面２ｂに引き出されており、端面２ｂ
を覆うように形成された外部電極５に電気的に接続され
ている。

【００２０】上記のようにして得た積層コンデンサにつ
いて、７０Ｖの電圧を印加し、短絡不良の有無をＣメー
ターにより評価した。得られた短絡不良率（試験数は各
１００個）を下記の表１に併せて示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から明らかなように、試料番号６で
は、含水率１．７５重量％のセラミック粉末を用いたた
めか、ピンホール数が３０個／４５ｃｍ² と非常に多
く、表面粗さも０．８０２μｍと大きかった。従って、
積層コンデンサにおいても、短絡不良率が１１％と非常
に高かった。

【００２３】また、試料番号７，８のセラミック粉末
は、それぞれ、含水率が０．０６５重量％及び０．１７
５重量％であったため、同様に、セラミックグリーンシ
ートにおけるピンホール数がそれぞれ１２１個及び６９
個と多く、表面粗さも０．７８２μｍ及び０．７７３μ
ｍと大きかった。従って、得られた積層コンデンサにお
いても、短絡不良率は、それぞれ、１９％及び１５％と
高かった。

【００２４】これに対して、試料番号１〜５では、含水
率が本発明の範囲内とされているセラミック粉末を用い
たため、得られたセラミックグリーンシートにおけるピ
ンホールの数が８個以下であり、表面粗さも０．６８１
μｍ以下であった。そのため、得られた積層コンデンサ
における短絡不良率も７％以下と非常に低かった。

【００２５】上記表１の結果を、図２〜図４にそれぞれ
示す。図２〜図４は、それぞれ、横軸が使用したセラミ
ック粉末の含水率を示し、縦軸は、ピンホール数、表面
粗さまたは短絡不良率を示す。

【００２６】表１及び図２〜図４の結果から明らかなよ
うに、使用するセラミック粉末に加湿処理を施して含水
率を０．２〜１．５重量％の範囲とすれば、ピンホール
が少なく、表面が比較的平滑なセラミックグリーンシー
トを得ることができ、かつ得られた積層コンデンサにお
ける短絡不良率を効果的に低減し得ることがわかる。

【００２７】なお、上記実施例では、積層コンデンサの
製造方法につき示したが、本発明は、上記のように有機
溶媒系セラミックスラリーにおけるセラミック粉末の含
水率を調整することにより、セラミックグリーンシート
におけるピンホールの低減及び表面平滑性の向上を図る
ものであるため、積層コンデンサだけでなく、このよう
なセラミックグリーンシートを用いて構成される様々な
積層セラミック電子部品に適用することができる。この
ような積層セラミック電子部品としては、積層バリス
タ、積層インダクタ、積層圧電セラミック部品、セラミ
ック多層基板などを例示することができる。

【００２８】また、上記セラミック粉末についても、誘
電体セラミック粉末に限らず、磁性体セラミック粉末な
ど様々なセラミック粉末を用いることができる。さら
に、有機バインダ樹脂についても、上述した実験例で用
いたポリビニルブチラールに限らず、従来より有機溶媒
系セラミックスラリーを得るのに用いられている、例え
ばアクリル、酢酸ビニルなどの適宜の有機バインダ樹脂
を用いることができる。

【００２９】また、有機溶媒についても、従来より有機
溶媒系セラミックスラリーを得るのに用いられている、
イソプロピルアルコール、キシレン、メチルエチルケト
ンなどの様々な有機溶媒を適宜用いることができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係るセラミック
グリーンシートの製造方法では、セラミック粉末を混合
するに先立ち、含水率が０．２〜１．５重量％となるよ
うにセラミック粉末に加湿処理を施し、しかる後、有機
溶媒中にセラミック粉末及び有機バインダ樹脂を混合
し、分散させることによりセラミックスラリーが得られ
ている。

【００３１】従って、セラミック粉末の含水率が０．２
〜１．５重量％の範囲とされているので、セラミック粉
末が有機溶媒中で均一に分散されるため、得られたセラ
ミックグリーンシートにおけるピンホールの数の低減、
並びにセラミックグリーンシートの表面の平滑性を高め
ることができる。含水率が０．２重量％未満の場合、並
びに１．５重量％を超えた場合には、セラミック粉末が
有機溶媒と十分に馴染まず、均一に分散されなかった
り、あるいは水分が多すぎてセラミック粉末が有機溶媒
に弾かれて分散性が低下する。

【００３２】また、粒径の小さいセラミック粉末を用い
た場合であっても、セラミックグリーンシートにおける
ピンホールの数の低減及び表面平滑性の向上を果たし得
る。従って、積層セラミック電子部品において内部電極
積層数を増大させた場合であっても、信頼性に優れた積
層セラミック電子部品を提供することができる。よっ
て、請求項１に記載の発明によれば、例えば、積層コン
デンサにおける小型化・大容量化に容易に対応すること
が可能となる。

【００３３】請求項２に記載の発明では、セラミック粉
末として、誘電体セラミック粉末を用いるため、積層コ
ンデンサを得るのに適した誘電体セラミックグリーンシ
ートを得ることができ、ピンホールが少なく、かつ表面
平滑性に優れた誘電体セラミックグリーンシートを得る
ことができる。

【００３４】請求項３に記載の発明に係る積層セラミッ
ク電子部品の製造方法では、請求項１に記載の発明に従
って得られたセラミックグリーンシートを内部電極を介
して複数枚積層し、積層体を得、得られた積層体を焼成
することによりセラミック焼結体が得られる。従って、
得られた焼結体においてピンホールに起因する短絡不良
を効果的に抑制することができ、信頼性に優れた積層セ
ラミック電子部品を提供することが可能となる。

【００３５】請求項４に記載の発明では、セラミック粉
末として、誘電体セラミック粉末を用いることにより、
誘電体セラミックグリーンシートが得られ、従って積層
セラミック電子部品として積層コンデンサが得られる。
よって、請求項３に記載の発明と同様に、短絡不良率が
低く、信頼性に優れた積層コンデンサを提供することが
できる。

【００３６】特に、積層コンデンサにおける内部電極間
のセラミック層の厚みを薄くして多層化及び大容量化を
果たそうとした場合、請求項４に記載の発明では、本発
明に従って含水率が０．２〜１．５重量％のセラミック
粉末を用いているので、粒径の小さなセラミック粉末で
あってもセラミックスラリー中において良好に分散され
る。従って、粒径の小さいセラミック粉末を用い、厚み
の薄いセラミックグリーンシートを形成した場合であっ
ても、ピンホールが発生し難いため、積層コンデンサに
おける短絡不良の低減及び信頼性の向上を果たし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミック電子部品の製造方法で
得られる積層コンデンサの構造を説明するための略図的
縦断面図。

【図２】セラミック粉末の含水率と、得られたセラミッ
クグリーンシートにおけるピンホール数との関係を示す
図。

【図３】セラミック粉末の含水率と、得られたセラミッ
クグリーンシートの表面粗さとの関係を示す図。

【図４】セラミック粉末の含水率と、作製された積層コ
ンデンサの短絡不良率との関係を示す図。

【符号の説明】

１…積層コンデンサ（積層セラミック電子部品） ２…セラミック焼結体 ３ａ〜３ｄ…内部電極 ４，５…外部電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機溶媒中にセラミック粉末及び有機バ
   インダ樹脂を混合し、分散させ、セラミックスラリーを
   得、該セラミックスラリーを用いてセラミックグリーン
   シートを成形するセラミックグリーンシートの製造方法
   において、 前記セラミック粉末を混合するに先立ち、含水率が０．
   ２〜１．５重量％となるようにセラミック粉末に加湿処
   理を施すことを特徴とする、セラミックグリーンシート
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記セラミック粉末として、誘電体セラ
   ミック粉末を用いる、請求項１に記載のセラミックグリ
   ーンシートの製造方法。
3. 【請求項３】 含水率が０．２〜１．５重量％となるよ
   うにセラミック粉末に加湿処理を施す工程と、 加湿されたセラミック粉末と、有機バインダ樹脂とを有
   機溶媒中に混合し、セラミックスラリーを得る工程と、 前記セラミックスラリーを用いてシート成形し、セラミ
   ックグリーンシートを得る工程と、 前記セラミックグリーンシートを内部電極を介して複数
   枚積層し、積層体を得る工程と、 得られた積層体を焼成することによりセラミック焼結体
   を得る工程と、 前記セラミック焼結体の外表面に外部電極を形成する工
   程とを備え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。
4. 【請求項４】 前記セラミック粉末として、誘電体セラ
   ミック粉末を用い、積層セラミック電子部品として積層
   コンデンサを得る、請求項３に記載の積層セラミック電
   子部品の製造方法。