(57)【要約】【課題】セラミック素体にクラックが発生しにくい積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック層と内部電極とが交互に積層され、端面に内部電極が露出したセラミック素体１２が準備される。研磨槽４０に、水に錯化剤を溶解させた水溶液、セラミック素体１２および研磨材４２を入れてセラミック素体１２の研磨が行われる。バレル研磨後、内部電極が露出したセラミック素体１２の端面に電極ペーストを塗布して焼き付けることにより、外部電極が形成される。【選択図】図５
2014212233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と内部電極とが交互に積層され、端面に前記内部電極が露出したセラミック素体を準備する工程、および
水に錯化剤を溶解させた水溶液、前記セラミック素体および研磨材を研磨槽に入れて前記セラミック素体の研磨を行う工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記錯化剤は、カルボン酸系の錯化剤であることを特徴とする、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記錯化剤は、組成式がＣ6Ｈ11Ｏ7Ｍで表され、ＭがＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａの中から選ばれるグルコン酸塩であることを特徴とする、請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記錯化剤は、組成式がＣ6Ｈ8Ｏ7を含むクエン酸塩であることを特徴とする、請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記セラミック素体の研磨を行う工程の後に、前記内部電極が露出した前記セラミック素体の端面に電極ペーストを塗布して焼き付ける工程をさらに含む、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関し、特にたとえば、積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、積層セラミック電子部品の１つである積層セラミックコンデンサを示す図解図である。積層セラミックコンデンサ１は、セラミック素体２を含む。セラミック素体２は、複数のセラミック層３と内部電極４とが交互に積層された構成を有する。内部電極４は、交互にセラミック素体２の対向する端面に引き出される。そして、セラミック素体２の端面には、引き出された内部電極４に電気的に接続される外部電極５が形成される。それにより、２つの外部電極５間に静電容量が形成される。
【０００３】
このような積層セラミックコンデンサ１を製造する場合、内部電極ペーストが印刷されていない誘電体セラミックグリーンシートを積層し、その上に内部電極ペーストが印刷された誘電体セラミックグリーンシートを積層し、さらに内部電極ペーストが印刷されていない誘電体セラミックグリーンシートを積層することにより、積層体が形成される。この積層体を加圧一体化することにより、マザー積層体が形成される。次に、マザー積層体を所定の大きさに切断し、得られた積層体チップを焼成することにより、セラミック層３と内部電極４とが交互に積層されたセラミック素体２が得られる。得られたセラミック素体２はバレル研磨などによって研磨され、セラミック素体２の端面に内部電極４が十分に露出させられる。内部電極３が露出したセラミック素体２の端面に電極ペーストを塗布して焼き付けを行い、必要に応じて焼付け電極上にめっき処理を施すことにより、外部電極５が形成される。
【０００４】
このように、内部電極４と外部電極５との接続を確実に行なうために、セラミック素体２をバレル研磨することにより、セラミック素体２の端面に内部電極４を十分に露出させている。バレル研磨は、研磨槽にセラミック素体２、水および研磨材などを入れて、研磨槽を回転させることにより行われる。なお、積層体チップを焼成してセラミック素体２を形成するとき、焼成時におけるセラミック層３と内部電極４の収縮挙動が異なるため、セラミック層３と内部電極４の間に隙間が生じる。そのため、バレル研磨時に、セラミック層３と内部電極４の隙間に水が入り込む場合がある。また、研磨中に発生する磨耗粉、特にＮａ，Ｋ，Ｂａ，Ｍｇ，Ｓｒなどのアルカリ分がイオン化している場合、これらが水とともに、セラミック素体２の内部に入り込む。
【０００５】
アルカリイオンと水がセラミック素体２の内部に残ったままで外部電極用の電極ペーストを焼き付けると、その温度でアルカリイオンと水とが反応して水素が発生する。この水素が内部電極４に吸蔵されて内部電極４が膨張し、セラミック素体２にクラックが発生するという問題がある。そこで、バレル研磨の後、減圧下において７０℃〜８０℃でセラミック素体２を乾燥させることにより、セラミック素体２の内部に入り込んだ水を除去するという技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１６３０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
減圧下において７０℃〜８０℃でセラミック素体を乾燥させる場合、セラミック素体の内部で水が気化して水蒸気となり、この水蒸気が外部に吸引される。水が気化して水蒸気となる際にその体積が膨張するが、セラミック層と内部電極との隙間は極めて狭いため、減圧下においても、セラミック素体内部の水蒸気を吸引しきれない場合がある。このような場合、膨張した水蒸気の圧力により、セラミック素体にクラックが発生する場合がある。
【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、セラミック素体にクラックが発生しにくい積層セラミック電子部品の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、セラミック層と内部電極とが交互に積層され、端面に内部電極が露出したセラミック素体を準備する工程と、水に錯化剤を溶解させた水溶液、セラミック素体および研磨材を研磨槽に入れてセラミック素体の研磨を行う工程を含む、積層セラミック電子部品の製造方法である。
錯化剤により、水に溶けにくい研磨粉や研磨屑が水に拡散した状態になる可溶化作用が生じ、水に状態変化が生じる。このような水の状態変化により、拡散した切削粉や切削屑がセラミック層と内部電極の隙間への水の浸入を妨げる。
【００１０】
このような積層セラミック電子部品の製造方法において、錯化剤は、カルボン酸系の錯化剤とすることができる。
その中で、錯化剤として、組成式がＣ6Ｈ11Ｏ7Ｍで表され、ＭがＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａの中から選ばれるグルコン酸塩を用いることができる。
また、錯化剤として、組成式がＣ6Ｈ8Ｏ7を含むクエン酸塩を用いることができる。
水に状態変化を生じさせるために、カルボン酸系の錯化剤を用いることができ、特に、上述のようなグルコン酸塩やクエン酸塩を用いることができる。
【００１１】
この積層セラミック電子部品の製造方法は、さらに、セラミック素体の研磨を行う工程の後に、内部電極が露出したセラミック素体の端面に電極ペーストを塗布して焼き付ける工程を含む。
研磨によって内部電極が十分に露出したセラミック素体の端面に電極ペーストを塗布して焼き付けることにより、内部電極に接続された外部電極が形成される。ここで、セラミック素体の内部への水の浸入が抑えられているため、水の気化による膨張が防止され、セラミック素体にクラックが発生することを防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、セラミック素体の研磨時にセラミック素体内部への水の浸入が抑制され、外部電極の形成時における熱による水の膨張を防止することができる。そのため、積層セラミック電子部品の製造時に、セラミック素体にクラックが生じることを防止することができる。
【００１３】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の方法によって製造される積層セラミックコンデンサを示す斜視図である。
【図２】図１に示す積層セラミックコンデンサの内部構造を示す図解図である。
【図３】図１に示す積層セラミックコンデンサの製造工程の一部を示す図解図である。
【図４】図３に示す工程を経て形成されたセラミック素体の断面構造を示す図解図である。
【図５】セラミック素体のバレル研磨時の様子を示す図解図である。
【図６】積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサの内部構造を示す図解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１はこの発明の方法によって製造される電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを示す斜視図であり、図２はその内部構造を示す図解図である。積層セラミックコンデンサ１０は、略直方体状のセラミック素体１２を含む。セラミック素体１２は、長手方向に沿って、互いに対向する第１の主面と第２の主面、および互いに対向する第１の側面と第２の側面が形成され、長手方向の両端に、互いに対向する第１の端面と第２の端面が形成されている。セラミック素体３２のコーナー部および稜線部には、丸みが形成されていることが好ましい。
【００１６】
セラミック素体１２は、複数のセラミック層１４と複数の内部電極１６とが交互に積層されて形成される。これらの内部電極１６は、セラミック素体１２の第１の主面および第２の主面に対向する主面を有し、セラミック素体１２内において、隣接する内部電極１６の主面が互いに対向するように配置される。内部電極１６は、交互にセラミック素体１２の第１の端面および第２の端面に引き出される。
【００１７】
セラミック層１４を構成するセラミック材料としては、たとえば、ＢａＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＺｒＯ3などを主成分とする誘電体セラミック材料を用いることができる。また、これらの主成分に、Ｍｎ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物などの副成分を添加したものを用いてもよい。
【００１８】
そのほか、電子部品の種類によって、ＰＺＴ系セラミックなどの圧電体セラミック、スピネル系セラミックなどの半導体セラミック、フェライトなどの磁性体セラミックを用いることができる。また、内部電極３４の材料としては、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどを用いることができる。
【００１９】
セラミック素体１２の第１の端面および第２の端面には、引き出された内部電極１６に接続されるようにして、外部電極１８が形成される。外部電極１８は、セラミック素体１２の第１の端面および第２の端面から２つの主面および２つの側面に回り込むように形成される。外部電極１８は、下地層とめっき層とで構成されることが好ましい。下地層の材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどを用いることができる。下地層は、焼成後のセラミック素体１２の端面に導電性ペーストを塗布して焼き付けるポストファイアによって外部電極１８の下地層を形成することができる。
【００２０】
下地層の上には、めっき層が形成される。めっき層の材料としては、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどを用いることができる。また、めっき層は複数の層で形成されてもよく、好ましくは、Ｎｉめっき層とＳｎめっき層の２層構造である。さらに、下地層とめっき層と間に、応力緩和用の導電性樹脂層が形成されてもよい。このように、交互に引き出された内部電極１６に外部電極１８が接続されることにより、これらの外部電極１８間に静電容量が形成される。
【００２１】
このような積層セラミックコンデンサ１０を製造するために、セラミックグリーンシート、内部電極用導電性ペースト、外部電極用導電性ペーストが準備される。セラミックグリーンシートや各種導電性ペーストには、バインダおよび溶剤が含まれるが、公知の有機バインダや有機溶剤を用いることができる。
【００２２】
次に、図３に示すように、セラミックグリーンシート３０上に、スクリーン印刷などによって所定のパターンで導電性ペーストを印刷することにより、内部電極パターン３２が形成される。そして、内部電極パターンが印刷されていない外層用セラミックグリーンシート３０を所定枚数積層し、その上に内部電極パターン３２が印刷されたセラミックグリーンシート３０を順次積層し、その上に外層用セラミックグリーンシート３０を所定枚数積層して、マザー積層体３４が作製される。
【００２３】
得られたマザー積層体３４は、静水圧プレスなどの方法により、積層方向にプレスされる。プレスされたマザー積層体３４を所定のサイズにカットし、生の積層体チップが形成される。このとき、カット刃による押し切りもしくはダイサーによる切削によりマザー積層体３４がカットされ、切断面に内部電極パターン３２が露出させられる。次に、生の積層体チップを焼成することにより、セラミック層１４と内部電極１６とが積層された焼成後のセラミック素体１２が形成される。このとき、セラミック層１４と内部電極１６の焼成時における収縮挙動が異なり、図４の点線で囲まれた範囲において、セラミック層１４と内部電極１６との間に隙間が生じる。なお、図４に示すセラミック素体１２では、一方側の内部電極１６に歪みが見られるが、これは、セラミックグリーンシート３０を積層するときに、内部電極パターン３２が積層された部分とその両側の内部電極パターンのない部分とで厚みに差があるためである。
【００２４】
得られたセラミック素体１２はバレル研磨され、稜線部および角部が丸められるとともに、第１の端面および第２の端面に内部電極１６が十分に露出させられる。なお、マザー積層体３４をカットすることにより、切断面に内部電極パターン３２が露出するが、焼成時におけるセラミック層１４と内部電極１６の収縮挙動の差により内部電極１６の露出量が減少したり、内部電極１６の露出面に異物が付着することが考えられるため、バレル研磨によって内部電極１６が十分に露出させられる。バレル研磨を行なうために、図５に示すように、研磨槽４０にセラミック素体１２、水に錯化剤を溶解させた水溶液および研磨材４２が入れられる。そして、研磨槽４０を回転させることにより、研磨材４２によって、セラミック素体１２が研磨される。
【００２５】
ここで、錯化剤として、たとえばカルボン酸系の錯化剤が用いられる。その中で、たとえば、組成式がＣ6Ｈ11Ｏ7Ｍであり、ＭがＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａの中から選択されるグルコン酸塩を用いることができる。また、錯化剤として、組成式がＣ6Ｈ8Ｏ7を含むクエン酸塩を用いることができる。
【００２６】
バレル研磨時に、水に錯化剤を溶解させた水溶液を用いることにより、水に溶解しにくい研磨粉や研磨屑が水に拡散した状態になる可溶化作用が生じ、水に状態変化が生じる。このような水の状態変化により、拡散した研磨粉や研磨屑がセラミック層１４と内部電極１６の隙間への水の侵入を妨げる。
【００２７】
バレル研磨されたセラミック素体１２の内部電極１６が露出した端面に電極ペーストが塗布され、これを焼き付けることによって、外部電極１８が形成される。外部電極１８上には、Ｎｉめっきが施され、さらにその上にＳｎめっきが施される。
【００２８】
この製造方法では、セラミック素体１２をバレル研磨するときに、セラミック層１４と内部電極１６の隙間への水の浸入が抑制される。そのため、電極ペーストを焼き付けて外部電極１８を形成する際に、セラミック素体１２の内部の水が膨張するということがなく、セラミック素体１２にクラックが発生することを防止することができる。
【実施例１】
【００２９】
上述のような方法で、セラミック素体１２を作製した。ここで用いられるセラミック素体１２としては、セラミック層１４の数が約１４０枚であり、外形寸法が３．２ｍｍ×２．５ｍｍ×２．５ｍｍのものを使用した。また、セラミック素体１２をバレル研磨するために、容量１．５Ｌ程度の研磨槽４０を準備した。
【００３０】
研磨槽４０に１０００個のセラミック素体１２と定量の水と研磨材とを入れた場合、および、研磨槽４０に１０００個のセラミック素体１２と定量の水と錯化剤と研磨材とを入れた場合のそれぞれについて、研磨槽４０を回転させて、セラミック素体１２の研磨を行なった。ここで用いられる錯化剤は、組成式がＣ6Ｈ8Ｏを含むクエン酸塩である。また、研磨材として、研磨石（アルミナ）および研磨粉（アルミナ粉）を使用した。
【００３１】
セラミック素体１２をバレル研磨した後、セラミック素体１２を研磨槽４０から取り出さずに２０時間放置して、セラミック素体１２内への水分の侵入を促進した。その後、錯化剤を使用してバレル研磨を行なったセラミック素体１２について、セラミック素体１２内の水分を飛ばすために、セラミック素体１２を十分に加熱した。錯化剤を使用せずにバレル研磨を行なったセラミック素体１２については、セラミック素体１２の加熱は行なわなかった。そして、内部電極１６が露出したセラミック素体１２の端面に電極ペーストを塗布し、焼き付けることによって、外部電極１８を形成した。
【００３２】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサ１０について、外観不良の有無を確認した。ここで、外観不良とは、内部電極１６の露出を伴うセラミック素体１２の割れのことである。外観不良の有無は、目視により確認した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2014212233.tif 000003
【００３４】
表１からわかるように、クエン酸塩を入れずにバレル研磨を行なったセラミック素体１２については、１０００個中１１個の外観不良が確認された。それに対して、クエン酸塩を入れたバレル研磨を行なったセラミック素体１２については、水分飛ばしのためにセラミック素体１２を加熱しているが、外観不良が確認されなかった。
【実施例２】
【００３５】
バレル研磨時に用いられる錯化剤としてグルコン酸ナトリウムを用い、実施例１と同様にして、外部電極１８形成後のセラミック素体１２の割れの有無を確認した。なお、錯化剤を使用しない場合について、バレル研磨後における水分飛ばしのためのセラミック素体１２の加熱を行なった場合と、行なわなかった場合とで、セラミック素体１２の割れに差があるかどうかを確認した。錯化剤を使用した場合については、バレル研磨後における水分飛ばしのためのセラミック素体１２の加熱は行なわなかった。このようにして行なった実験の結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2014212233.tif 000004
【００３７】
表２からわかるように、錯化剤を使用しなかった場合、水分飛ばしを行なわないと、１０００個中３３個の外観不良が確認されたのに対して、水分飛ばしを行なうと、１０００個中２１個の外観不良が確認された。したがって、バレル研磨後にセラミック素体１２を加熱して水分飛ばしを行なうことにより、外部電極１８の形成時におけるセラミック素体１２の割れの発生を抑えることができることがわかる。また、錯化剤としてグルコン酸ナトリウムを使用した場合、水分飛ばしのためにセラミック素体１２を加熱しなくても、外観不良は確認されなかった。
【００３８】
以上のように、バレル研磨時に錯化剤を使用することにより、水の状態が変化して、セラミック素体１２の内部への水の浸入が抑制され、外部電極１８の形成時におけるセラミック素体１２の割れの発生を抑制することができる。また、アミノカルボン酸系（アミノ酢酸・エチレンジアミン酢酸）、リン酸系（ピロリン酸カルシウム）などの一般的な錯化剤を用いても、同様の結果が得られるものと考えられる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  積層セラミックコンデンサ
１２  セラミック素体
１４  セラミック層
１６  内部電極
１８  外部電極
３０  セラミックグリーンシート
３２  内部電極パターン
３４  マザー積層体
４０  研磨槽
４２  研磨材
【図１】
2014212233.tif 000005
【図２】
2014212233.tif 000006
【図３】
2014212233.tif 000007
【図４】
2014212233.tif 000008
【図５】
2014212233.tif 000009
【図６】
2014212233.tif 000010