(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン酸バリウムを主成分とするセラミックシートとニッケルを主成分とする内部電極を積層した積層体をニッケルを用いて作製した多数の通気孔を有するトレイに入れて、酸素分圧１０-8ａｔｍ以下に制御した雰囲気で焼成するセラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
トレイは、ニッケル製の網を用いて作製したものである請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
トレイは、ニッケル製の網を二枚重ねて作製したものである請求項２に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
トレイは、多数の孔を有するニッケル板を用いて作製したものである請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
トレイは、純度７５．０％以上のニッケルを用いて作製したものである請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
トレイの稜部にニッケル製のフレームを設けた請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
通気孔は、積層体の最小寸法箇所より小さいものである請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタン酸バリウムを主成分とするセラミックシートとニッケルを内部電極とする積層体を有するセラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来における焼成用サヤとしては、比較的緻密に焼結したアルミナ質またはアルミナ母材の表面にジルコニアをコートしたものでトレイ状に構成されていた。
【０００３】
このような焼成用サヤは、ニッケル金属を入出力内部電極として用いた積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品の製造に利用されている。すなわち、耐還元性材料を用いたセラミック誘電体のグリーンシートと、ニッケル内部電極層を公知の積層セラミックコンデンサの製造方法と同じ要領で交互に複数層積層し、加圧圧着した積層グリーンブロックを所定の大きさに切断して形成したセラミック電子部品のグリーンチップを融着防止材としてのジルコニア粉末と混合して焼成用サヤに収納し、この焼成用サヤを多段に積み重ねて焼成炉内に入れ、所定の雰囲気に制御した状態で脱脂処理を行い、続いて焼成していた。
【０００４】
このように焼成した焼結体は、その両端面に銅を主成分とする電極ペーストを塗布した後、焼付けして外部電極を形成し、その表面にハンダメッキを施してセラミック電子部品を得ていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の焼成用サヤは、比較的緻密な材料によって構成されているため、焼成用サヤ内の位置によっては焼成するセラミック電子部品の脱脂状態が不均一になったり、焼成状態にバラツキが発生しやすいものであった。その結果、構造的欠陥のデラミネーションや静電容量などの特性バラツキが発生し製品歩留りを悪化させていた。
【０００６】
この対策として、多孔質アルミナ磁器の表面をジルコニアでコートした焼成用サヤを用いることも提案されているが、その材質自身および焼成用サヤの気孔にトラップされた酸素が焼成過程で焼成炉内に放出され、焼成中の酸素分圧の制御が困難になる。特にニッケル金属を入出力内部電極に用いた積層セラミックコンデンサのように焼成雰囲気を超還元状態を維持する必要がある場合に大きな課題を有するものであった。
【０００７】
また、平板状の焼成用サヤを用いてセラミック電子部品のグリーンチップを平面的に並べることで上記課題の焼成バラツキをある程度改善することはできるが、焼成用サヤへのグリーンチップを並べる工数が大変となり、一度の焼成での処理量が大幅に減少し、生産性が著しく低下するといった課題を有するものであった。
【０００８】
本発明は、焼成のバラツキの発生が少なく、生産性に優れたセラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明のセラミック電子部品の製造方法は、チタン酸バリウムを主成分とするセラミックシートとニッケルを主成分とする内部電極とを積層した積層体をニッケルを用いて作製した多数の通気孔を有するトレイに入れて、酸素分圧１０-8ａｔｍ以下に制御した雰囲気で焼成するものである。
【００１０】
この構成とすることにより、酸素分圧が安定して制御されるため焼成バラツキを抑制し、生産性を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、チタン酸バリウムを主成分とするセラミックシートとニッケルを主成分とする内部電極を積層した積層体をニッケルを用いて作製した多数の通気孔を有するトレイに入れて、酸素分圧１０-8ａｔｍ以下に制御した雰囲気で焼成するものであり、焼成バラツキを著しく低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、トレイは、ニッケル製の網を用いて作製したものであり、容易に作製することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、トレイは、ニッケル製の網を二枚重ねて作製したものであり、トレイの強度を向上させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、トレイは、多数の孔を有するニッケル板を用いて作製したものであり、大きな形状のものが構成できるとともに強度的に優れたものとなる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、トレイは、純度７５．０％以上のニッケルを用いて作製したものであり、焼成時においても溶融点が高く安定した形状を保ち、寿命の優れたものとなる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、トレイの稜部にニッケル製のフレームを設けたものであり、焼成用サヤの強度を向上し多段に積んでの使用が可能となる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、通気孔は、積層体の最小寸法箇所より小さいものであり、積層体が通気孔より脱落するのを防止することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
本発明の基本とするところは、図１，図２に示すようにニッケル製の網や、ニッケル製の金属板に多数の孔を設けたメッシュ状のもので焼成用サヤを構成した点にある。
【００２１】
図１において、１はニッケル製の網でトレイ状に形成されており、２はニッケル製のフレームであり、トレイ状の網１の強度を保つため稜部に設けられている。３は網１による内外間の通気部を示している。
【００２２】
また、図２において、４はニッケル製の金属板、５はメッシュ状となるように金属板４に設けた多数の孔で、この孔５は通気部となる。２はトレイ状の稜部に設けたニッケル製のフレームである。
【００２３】
このようにトレイを構成する網１や金属板４およびフレーム２にニッケルを用いたのは、融点が１４５５℃であり、セラミック電子部品の焼成温度は一般的にこの温度より低く、被焼成物であるセラミック電子部品のグリーンチップとの反応は殆んど発生せず、しかも比較的安価で加工性に優れているためである。
【００２４】
融点だけを考慮すると、融点３４１０℃のタングステンや、融点１６６０℃のチタンの利用も考えられるが、タングステンは焼成時にセラミックと反応しやすく、また高価で加工性に劣り、チタンは高価であるとともにセラミック電子部品が積層セラミックコンデンサの場合、主成分のチタン酸バリウムの組成を変えてしまうことになり、安定した品質のセラミック電子部品を生産できなくなる。
【００２５】
また、図１に示すニッケル製の網１を用いる場合には、二枚重ねしたものを用いた方が機械的強度が増し、焼成用サヤを多段に積み重ねて使用しても変形しなくなり、耐久性の優れたものとなる。
【００２６】
さらに、網１や孔５を多数設けた金属板４で構成するのは、脱脂または焼成過程で雰囲気の流動性が妨げられないようにして雰囲気を一定に保つためである。
【００２７】
また、網１や金属板４の孔５の通気部３は、焼成用サヤに投入して焼成するセラミック電子部品のグリーンチップの最小寸法箇所より小さな寸法として被焼成物の脱落を防止する。
【００２８】
さらに、ニッケルとしては純度７５％以上のものを用いることが必要で、純度７５．０％以下では溶融点が低下し、焼成用サヤとして繰返し使用すると変形してしまい寿命の短いものとなる。また、ニッケルと合金を作製するのに用いられる鉄、マンガン等は焼成過程で被焼成物と反応し、ピンホールを発生し外観不良や特性不良を発生するため好ましくない。
【００２９】
次に、本発明の一実施の形態のセラミック電子部品の製造方法について、セラミック電子部品にニッケル金属を入出力内部電極として用いた積層セラミックコンデンサを例に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
先ず、公知の積層セラミックコンデンサの製造方法を用い、チタン酸バリウムとバインダーを主成分とする誘電体セラミックグリーンシート面に、ニッケルを主成分とする内部電極ペーストの印刷を行う。
【００３１】
内部電極を印刷したグリーンシートを、印刷した内部電極の長手方向に一層ずつ交互に所定寸法ずらしながら所定枚数加圧積層を繰返して積層体グリーンブロックを作製する。
【００３２】
次に積層体グリーンブロックを所定寸法形状に切断し積層セラミックコンデンサのグリーンチッブ６を作製する。
【００３３】
得られたグリーンチップ６の長手方向の両端面には、グリーンシートを挟んで、内部電極の一方の端部が一層おき交互に対向する異なる端面に露出した構成となっている。また本実施の形態における切断寸法は積層セラミックコンデンサの完成品として３２１６タイプの素子を作製するために、長さ３．８０mm×幅１．９０mmとした。また、電気特性は、温度特性がＢ特性で、静電容量値が１．０Ｆとなる材料組成物を用いた。
【００３４】
次いで、グリーンチップ６の表面に融着防止材のジルコニア粉末を静電気を利用して付着させ、図１に示す焼成用サヤ７にサヤ詰めし、図３に示すように焼成用サヤ７を多段に積み重ね、焼成炉（図示せず）中に投入した後、空気中の３００℃の温度で脱脂を行う。続いて酸素分圧を１０-8ａｔｍ以下に制御した雰囲気中の１３００℃の温度で焼成を行い焼結体を得た。尚、焼成用サヤ７はニッケルの純度が９９．５％以上のニッケル網及びニッケル金属棒を用い、網のメッシュ径は２５メッシュのものを２枚重ねしたものを使用した。また更に焼成用サヤ７の一サヤ当たり３０００個、５０００個、１００００個、１５０００個とサヤ詰め数を変動させて行った。
【００３５】
得られた焼成体の面取りを行い、内部電極の一方の端部を焼結体の端面に確実に露出させた後、銅を主成分とする電極ペーストを塗布、焼付けを行い外部電極を形成し、さらに外部電極表面にハンダメッキを施し積層セラミックコンデンサを完成させた。
【００３６】
得られた積層セラミックコンデンサについて、夫々のサヤ詰め毎に静電容量、ｔａｎδ及び絶縁抵抗値の評価と、デラミネーション等の内部構造不良の発生数を調査し、その結果を（表１）に示した。また、比較例として従来のアルミナ質セラミック焼結体の表面をジルコニアコートした焼成用サヤを用い、サヤ詰め数を前記同様に変動させて焼成した積層セラミックコンデンサの評価結果も併せて（表１）に示した。
【００３７】
【表１】
0003725352.tif 000002
【００３８】
（表１）に示すように、本発明の製造方法で作製した積層セラミックコンデンサは、サヤ詰め数量が増えるに従って、静電容量、ｔａｎδのバラツキが大きくなる傾向があるものの、従来の製造方法のものに比べ何れも小さく、特に、一サヤ当たりのサヤ詰め数が増えるに従って、本発明の優位性が顕著になる。また、従来の製造方法ではサヤ詰め数が増えるに従って、絶縁抵抗が極端に低下し、デラミネーションの発生が見られる。これは本発明のニッケル網を用いた焼成用サヤ７は大量焼成処理においても、網孔径の通気性により脱脂が均一に行われ構造欠陥の発生が防止され、しかも焼結過程で焼成用サヤ７からの酸素放出がなく焼成雰囲気中の酸素分圧が安定して制御されているため、得られた焼結体の特性バラツキが小さく、優れた製造方法であることが分かる。
【００３９】
尚、本実施の形態で焼成用サヤ７のニッケル網２を二枚重ねし、稜部にニッケル金属のフレーム２を配したが、焼成時に焼成用サヤ７を多段積みしない場合、網１を一重にし、フレーム２を省いても差し支えがない。
【００４０】
（実施の形態２）
実施の形態１と同条件で作製した積層セラミックコンデンサのグリーンチップ６を、ニッケル純度が９９．５％、９０．０％、８０．０％、７５．０％、７０．０％の厚さ０．８mmのニッケルの金属板に、１．０mmの孔を２．０mm間隔で打抜いた焼成用サヤ７を用い、グリーンチップ６を一サヤに５０００個サヤ詰めし、脱脂、焼成は実施の形態１と同条件で処理して作製した積層セラミックコンデンサについて、夫々静電容量、ｔａｎδ及び絶縁抵抗値と、デラミネーション等の内部構造不良発生状況を調査し、その結果を（表２）に示した。
【００４１】
【表２】
0003725352.tif 000003
【００４２】
（表２）に示すように、ニッケル純度が７５．０％以上の場合は、実施の形態１の焼成用サヤ７と静電容量、ｔａｎδのバラツキ、絶縁抵抗値及び内部構造不良の発生率に差が認められない。しかしながらニッケル純度が７５．０％未満の場合は絶縁抵抗値の小さいものが発生し、また焼成用サヤ７と積層セラミックコンデンサ素子との反応が認められるとともに、焼成用サヤ７の側壁部分からのニッケル膜の部分剥離の発生が認められるため、繰返しの焼成使用には適さないことが解った。
【００４３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、一度にセラミック電子部品を大量に焼成する場合、脱脂状態の不均一性を低減し、焼成雰囲気中の酸素分圧を一定条件に維持することが容易になり、焼成バラツキを抑制することができる。その結果、構造欠陥のデラミネーション不良の発生がなく、電気特性のバラツキも小さく、生産性に優れたセラミック電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のニッケル網を用いた焼成用サヤの斜視図
【図２】同ニッケル金属板をパンチングした焼成サヤの斜視図
【図３】同セラミック電子部品をサヤ詰めした状態を示す斜視図
【符号の説明】
１  網
２  フレーム
３  通気部
４  金属板
５  孔
６  グリーンチップ
７  焼成用サヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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