(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢａＴｉＯ３６４〜７１モル％，ＢａＺｒＯ３７〜２２モル％，ＣａＴｉＯ３１４〜２２モル％の範囲からなる主組成物１００モル％に対して、ＰｂＴｉＯ３０．３〜７．０ｗｔ％，ＭｎＣＯ３０．０３〜０．５ｗｔ％，ＣｅＯ２０．０３〜０．５ｗｔ％，ＭｇＯ０．０１〜０．２ｗｔ％，ＳｎＯ２０．０３〜０．４ｗｔ％，Ｂｉ２Ｏ３０．０３〜０．４ｗｔ％の範囲からなる添加物を含有するセラミック原料粉末１００ｗｔ％に対して、ポリビニールアルコール系、酢酸ビニール系、アクリル系の結合剤１．５〜４．５ｗｔ％と、水溶性高分子系もしくは分散性高分子系の離形剤０．１〜０．３ｗｔ％と、高分子ポリカルボン酸系の分散剤０．１〜０．３ｗｔ％と、水４０．０〜７５．０ｗｔ％とを混合して粉末スラリーとし、
前記粉末スラリーをスプレードライヤーまたはスプレーバックドライヤーで噴霧乾燥して造粒粉体とし、
平均粒子径が４０〜３００μｍであって、造粒粉体１００ｃｍ３の重量を測定して得られる嵩密度が０．６〜３．０ｇ／ｃｍ３、かつ、安息角が５０度未満、かつ、前記造粒粉体１００ｃｍ３が、挿入口径１２０φ、中間口径１３φ、吐出口径９φ、挿入口と中間口の斜辺距離９５、中間口と吐出口の最短距離１１０、中間口と吐出口先端部までの距離１１５であるロート内を滑り落ちるのに要する滑落時間が４〜２０秒である造粒粉体を用い、
前記造粒粉体の成形密度を２．２〜４．６ｇ／ｃｍ３として成形体を作製し、前記成形体を焼成することを特徴とするセラミックコンデンサ用のセラミック基板の製造方法。」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子機器の直流回路、ＯＡ機器の電源回路等の電子部品に用いられるセラミックコンデンサ用のセラミック基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下従来のセラミック基板について、コンデンサを例に、図２を用いて説明する。
【０００３】
９はセラミック基板、１０，１１はセラミック基板９の両面に設けられた電極、１２，１３はそれぞれ電極１０，１１上に接合されたリード線で、電極１０，１１とリード線１２，１３はそれぞれ接合剤１４，１５で接合されている。１６はセラミック基板９を覆うように設けられた外装材である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、高密度のセラミック基板９が得られたとしても、セラミック基板９の表面粗度が大きいため、電極１０，１１がセラミック基板９上にうまく形成できず、不良の発生や容量のばらつきを抑えられなかったので、コンデンサの歩留まりが悪かった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、容量のばらつきが小さく、歩留まりが良いセラミックコンデンサ用のセラミック基板の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【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コンデンサ用のセラミック基板の製造方法は、ＢａＴｉＯ３６４〜７１モル％，ＢａＺｒＯ３７〜２２モル％，ＣａＴｉＯ３１４〜２２モル％の範囲からなる主組成物１００モル％に対して、ＰｂＴｉＯ３０．３〜７．０ｗｔ％，ＭｎＣＯ３０．０３〜０．５ｗｔ％，ＣｅＯ２０．０３〜０．５ｗｔ％，ＭｇＯ０．０１〜０．２ｗｔ％，ＳｎＯ２０．０３〜０．４ｗｔ％，Ｂｉ２Ｏ３０．０３〜０．４ｗｔ％の範囲からなる添加物を含有するセラミック原料粉末１００ｗｔ％に対して、ポリビニールアルコール系、酢酸ビニール系、アクリル系の結合剤１．５〜４．５ｗｔ％と、水溶性高分子系もしくは分散性高分子系の離形剤０．１〜０．３ｗｔ％と、高分子ポリカルボン酸系の分散剤０．１〜０．３ｗｔ％と、水４０．０〜７５．０ｗｔ％とを混合して粉末スラリーとし、前記粉末スラリーをスプレードライヤーまたはスプレーバックドライヤーで噴霧乾燥して造粒粉体とし、平均粒子径が４０〜３００μｍであって、造粒粉体１００ｃｍ３の重量を測定して得られる嵩密度が０．６〜３．０ｇ／ｃｍ３、かつ、安息角が５０度未満、かつ、前記造粒粉体１００ｃｍ３が、挿入口径１２０φ、中間口径１３φ、吐出口径９φ、挿入口と中間口の斜辺距離９５、中間口と吐出口の最短距離１１０、中間口と吐出口先端部までの距離１１５であるロート内を滑り落ちるのに要する滑落時間が４〜２０秒である造粒粉体を用い、前記造粒粉体の成形密度を２．２〜４．６ｇ／ｃｍ３として成形体を作製し、前記成形体を焼成するという構成を有している。
【０００７】
【作用】
上記構成により、セラミック基板表面に良好な電極が形成される。また造粒粉体の流動性が高くなり、成形体内部の密度を均一にできる。さらに成形金型への造粒粉体の付着をなくし、基板の表面を滑らかにすることができる。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明の一実施例におけるセラミックコンデンサの側断面図である。１はセラミック基板で、セラミック基板１は板形状若しくは円筒形状に成形されており、一般には円板形にすることが好ましい。また円板形の場合のセラミック基板１の寸法は、直径９〜２４ｍｍ、厚さは７．５ｍｍ以下である事が好ましい。またセラミック基板１の最大表面粗度は１００μｍ未満、好ましくは８０μｍ未満がよい。２，３はそれぞれ基板１の両端面に形成された電極で、電極２，３は、スクリーン印刷法、無電界メッキ法、溶射法等の方法を用いて形成される。電極２，３を形成する方法の中でも、スクリーン印刷法若しくは無電界Ｎｉメッキ法を用いるのが好ましい。スクリーン印刷法に用いる導電性ペースト材料としては、一般にＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ等が用いられる。その中でも特にＡｇが、金属中最も抵抗率が小さく、常温で表面が非常に安定なので、最も好ましい材料である。また電極２，３の大きさはセラミック基板１の寸法まで調整が可能であり、その厚さは数μｍ〜数百μｍの間にする事が好ましい
４，５は電極２，３にそれぞれ接合されたリード線で、リード線４，５は通常Ｃｕ線の上にＳｎ，Ｐｂ，Ｓｎ・Ｐｂ等の材料をメッキしたものを用いる。６，７は電極２，３とリード線４，５を接合する接合材である。接合材６，７は導電性接合材を用いるのが好ましい。導電性接合材としては、一般に半田や導電性樹脂を用いるが、ここでは特に半田が好ましい。また接合材の代わりに溶接等の方法を用いてもかまわない。８は基板１、電極２，３、接合材６，７を覆うように設けられた外装材で、外装材８は絶縁材料で構成されている。また外装材８は難燃性であることが好ましい。外装材８の具体的な材料としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましい。
【０００９】
以上の様に構成されたセラミックコンデンサは、セラミック基板１の表面の最大粗度を１００μｍ未満とすることによって、セラミック基板１上に形成される電極２，３が凸凹なく、均一に形成される。またセラミック基板１の最大表面粗度を８０μｍ未満とすると、さらに好ましい電極２，３が形成される。なおセラミック基板１の最大表面粗度が１００μｍ以上となると、電極２，３の均一な形成が困難になるため歩留まりが非常に悪くなる。以上の構成を持つセラミックコンデンサは工程での歩留まりが従来比約６０％増と非常に高い。従って本実施例でのセラミックコンデンサは、電子機器の直流回路、ＯＡ機器の電源回路等に好適な信頼性の高いコンデンサであるということができる。
【００１０】
次に本発明の一実施例におけるセラミック基板について説明する。
まずセラミック基板の製造過程について示す。
【００１１】
まずＢａＴｉＯ3 ６４〜７１モル％，ＢａＺｒＯ3 ７〜２２モル％，ＣａＴｉＯ3 １４〜２２モル％の範囲からなる主組成物１００モル％に対して、ＰｂＴｉＯ3 ０．３〜７．０ｗｔ％，ＭｎＣＯ3 ０．０３〜０．５ｗｔ％，ＣｅＯ2 ０．０３〜０．５ｗｔ％，ＭｇＯ０．０１〜０．２ｗｔ％，ＳｎＯ2 ０．０３〜０．４ｗｔ％，Ｂｉ2Ｏ3 ０．０３〜０．４ｗｔ％の範囲からなる添加物を含有するセラミックコンデンサ用粉末と、ポリビニールアルコール系、酢酸ビニール系、アクリル系等の結合剤と、水溶性高分子系もしくは分散性高分子系の離形剤と、高分子ポリカルボン酸系の分散剤と水とを、攪拌機付きタンク内で４〜４０時間混合して粉末スラリーを作製した。このときの投入量は、コンデンサ用粉末１００ｗｔ％に対して、結合剤を１．５〜４．５ｗｔ％、離形剤を０．１〜０．３ｗｔ％、分散剤を０．１〜０．３ｗｔ％、水を４０．０〜７５．０ｗｔ％である。次に、前記粉末スラリーをスプレードライヤー若しくはスプレーバックドライヤーを使用して噴霧乾燥し造粒粉体を得た。この際、ドライヤーの熱風の温度条件を８０〜１９０℃とした。次に上記造粒粉体を直径１６．０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍの円板状に成形して成形体を得、その後、得られた成形体を電気炉を使用して大気中で１３４０〜１４５０℃位で３０分〜６時間程度焼成してセラミック基板を作製した。
【００１２】
次にこのセラミック基板の評価を行う。
上記製造方法でセラミック基板を複数個作製した。その際の造粒粉体の平均粒子径、滑落時間、嵩密度、安息角の各粉体特性は（表１）に示すような値であり、成形体の成形密度とセラミック基板の最大表面粗度は（表２）に示す値であった。ここで平均粒子径は造粒粉体の金属顕微鏡写真を撮影し対角線法により求めた。滑落時間は造粒粉体１００ｃｍ３がロート内を滑り落ちるのに要する時間を自動タイマーで計測することにより求めた。この計測に用いたロートは図３に示したものである。嵩密度は１００ｃｍ３の造粒粉体の
重量を測定することによって、また安息角は粉体特性測定装置を用いることによって、それぞれ求めた。またセラミック基板の最大表面粗度の測定には表面粗度計を用いた。さらに成形体内部にデラミネーションが発生していないかどうかと造粒粉体が成形金型に付着していないかどうかを、それぞれ肉眼で観察して、その結果を（表２）に示した。またスクリーン印刷法でセラミック基板に銀電極を形成し、その難易を（表２）に示した。
【００１３】
（表１）、（表２）の試料番号に※印を記したものは本実施例外の試料である。
【００１４】
【表１】
0003666908.tif 000002
【００１５】
【表２】
0003666908.tif 000003
【００１６】
（表１）、（表２）からわかるように、ほとんどの試料は、内部にデラミネーションの発生も少なくなく、表面もかなり滑らかなセラミック基板になっていることがわかる。しかしながら、いくつかの基板については問題が発生したので、その原因を考える。試料番号１，５の基板は、明らかに平均粒子径に問題があってデラミネーションが発生したと思われる。また試料番号６，１０の基板は、嵩密度に問題があったため造粒粉体が成形金型に付着したものと思われる。また試料番号１１，１５の基板は、明らかに滑落時間に問題があってデラミネーション、粉体の金型付着が発生し、また造粒粉体の取り扱いが難しくなったと思われる。試料番号１７，１８の基板は、安息角に問題があってデラミネーションが発生したと思われる。試料番号１９，２２は、成形密度に問題があってデラミネーションが発生したり、成形体の機械的強度が弱かったりしていると思われる。またセラミック基板の最大表面粗度が１００μｍ以上では電極の形成が困難になる傾向が見られる。以上の結果から、造粒粉体の平均粒子径、滑落時間、嵩密度、安息角、成形体の成形密度、及びセラミック基板の最大表面粗度の各値は、それぞれ下記のように限定することが望ましいと思われる。
【００１７】
造粒粉体の平均粒子径は４０〜３００μｍ、好ましくは８０〜２００μｍがよい。４０μｍ未満では造粒粉体の流動性が悪く、成形体内部にデラミネーションが発生したり、成形金型に造粒粉体が付着したりする。また３００μｍより大きいと造粒粉体の流動性がよくなりすぎて粉体の取り扱いが非常に難しくなる。なお４０〜８０μｍ、２００〜３００μｍの範囲は粉体特性上多少問題があるが、製品の特性、歩留まりを大きく損なうことはない。
【００１８】
焼成体の最大表面粗度は１００μｍ未満、好ましくは８０μｍ未満がよい。１００μｍ以上ではスクリーン印刷法による均一な電極の形成ができなくなる。なお８０〜１００μｍの範囲では均一な電極の形成が多少難しくなる傾向にあるが、これによる歩留まりの悪化はほとんどない。
【００１９】
滑落時間は４〜２０秒、好ましくは６〜１６秒がよい。このとき４秒未満では造粒粉体の流動性が良過ぎるため粉体の取り扱いが非常に困難になり、成形工程において造粒粉体が成形金型からこぼれ落ちてしまう。また２０秒以上では造粒粉体の流動性が非常に悪く、成形体の内部にデラミネーションが発生したり、造粒粉体が成形金型へ付着するので、いずれも好ましくない。なお４〜６秒と１６〜２０秒の範囲はいずれも粉体特性上は多少問題はあるが許容できる範囲である。
【００２０】
嵩密度は０．６〜３．０ｇ／ｃｍ３、好ましくは１．０〜２．６ｇ／ｃｍ３がよい。このとき０．６ｇ／ｃｍ３未満では成形過程での圧縮比が大きくなり成形体の厚みの調整が困難になる。また３。０ｇ／ｃｍ３以上では成形体の内部にデラミネーションが発生してしまう。なお０．６〜１．０ｇ／ｃｍ３、２．６〜３．０ｇ／ｃｍ３の範囲は、粉体特性上は多少問題があるが、製品の特性、歩留まりを大きく損なうことはない。
【００２１】
安息角は５０度未満、好ましくは４０度未満がよい。このとき５０度以上では造粒粉体の流動性が悪く、成形体内部にデラミネーションが発生する。なお４０〜５０度の範囲は粉体の流動性が悪くなる傾向にあるが、許容できる範囲である。
【００２２】
成形密度は２．２〜４．６ｇ／ｃｍ３、好ましくは３．０〜４．０ｇ／ｃｍ３がよい。このとき２．２ｇ／ｃｍ３以下では成形体の機械的強度が弱く容易に破壊されやすい。さらに焼成収縮率も大きくなる傾向を示す。また４．６ｇ／ｃｍ３以上では成形過程での成形圧力が大きくなり、成形体内部にデラミネーションが発生する。なお２．２〜３．０ｇ／ｃｍ３、４．０〜４．６ｇ／ｃｍ３の範囲は、特性上は多少問題があるが、製品の特性、歩留まりを大きく損なうことはない。
【００２３】
以上のように造粒粉体の平均粒子径、滑落時間、嵩密度、安息角、成形体の成形密度、及びセラミック基板の最大表面粗度の範囲に限定を加えることにより、本実施例のセラミック基板は、従来のものに比べて、基板の表面が非常に滑らかになり、さらに内部でのデラミネーションの発生も抑えることができる。またコンデンサに用いた場合、歩留まりが高く、容量のばらつきを抑える効果もある。以上のことから本実施例のセラミック基板は非常に優れたものであると言える。
【００２４】
なお本実施例中では造粒粉体の平均粒子径、滑落時間、嵩密度、安息角、成形体の成形密度、及びセラミック基板の最大表面粗度の６つの全てを限定していたが、本実施例では滑落時間、嵩密度、安息角、成形密度、最大表面粗度の内どれか１つでも限定することにより工程での歩留まりが従来の方法に比べてはるかに良くなり、それら６つの限定のうちどれか２つを限定することによりさらに歩留まりを良くすることができ、さらに３つ、４つと限定条件を増やしていくに従って工程での歩留まり、製品の信頼性が共に上がっていく。なお造粒粉体の平均粒子径、滑落時間、嵩密度、安息角、成形体の成形密度、及びセラミック基板の最大表面粗度の６つを数値限定した場合、工程での歩留まりはだいたい６０％程度増加する。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明のセラミックコンデンサ用のセラミック基板の製造方法は、造粒粉体の平均粒子径、滑落速度、嵩密度、安息角、及び成形体の成形密度を限定したことによって、セラミック基板の表面を滑らかにすることができ、また基板内部のデラミネーションの発生を抑えることができる。またこの基板をコンデンサに用いた場合、最大表面粗度を限定したことによって、電極の形成が容易で、容量のばらつきを小さくすることができ、歩留まりの高いコンデンサとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるセラミックコンデンサの側断面図
【図２】セラミックコンデンサの側断面図
【図３】滑落時間の測定に用いたロートを示す図
【符号の説明】
１  セラミック基板
２，３  電極
４，５  リード線
６，７  接合剤
８  外装材
９  セラミック基板
１０，１１  電極
１２，１３  リード線
１４，１５  接合剤
１６  外装材
【図１】
0003666908.tif 000004
【図２】
0003666908.tif 000005
【図３】
0003666908.tif 000006