(57)【要約】【課題】内部電極積層数が増大し、かつ内部電極間のセラミック層の厚みが薄くなった場合であっても、デラミネーションが生じ難く、耐湿性に優れており、かつデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が生じ難い、積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】導電ペースト５が印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより得られたセラミック焼結体を有する積層セラミック電子部品の製造に際し、弾性体シート２上において、導電ペーストが印刷された少なくとも１枚のセラミックグリーンシート６毎に圧力を加えつつ、複数枚のセラミックグリーンシート６を積層し、積層体を得、弾性体シート２上において、得られた積層体を積層方向に加圧し、セラミックグリーンシート同士を圧着し、次に積層体を焼成し、セラミック焼結体を得る各工程を備える、積層セラミック電子部品の製造方法。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより得られたセラミック焼結体を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
導電ペーストが印刷された複数枚のセラミックグリーンシートを用意する工程と、
弾性体シート上において、導電ペーストが印刷された少なくとも１枚の前記セラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ、該複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、積層体を得る工程と、
前記弾性体シート上において前記積層体を積層方向に加圧し、セラミックグリーンシート同士を圧着する工程と、
前記積層体を焼成し、セラミック焼結体を得る工程とを備える、積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記弾性体シートが、デュロメータＡ硬度４０〜８０の範囲にある材料からなる、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】
前記積層体を得る工程において、５枚以下のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ、複数枚のセラミックグリーンシートが順次積層される、請求項１または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】
前記積層体を得る工程において、１枚のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ、複数枚のセラミックグリーンシートが順次積層される、請求項１または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】
前記セラミックグリーンシートが誘電体セラミックスを用いて構成されており、前記積層セラミック電子部品として積層セラミックコンデンサが得られる、請求項１〜４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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品の製造方法に関し、より詳細には、セラミックグリーンシートを積層する工程が改良され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】
従来、積層セラミック電子部品の製造に際しては、先ず、マザーのセラミックグリーンシートが用意される。次に、マザーのセラミックグリーンシート上に内部電極を構成するための導電ペーストが塗布される。導電ペーストが塗布された複数枚のマザーのセラミックグリーンシートが積層され、マザーの積層体が得られる。次に、マザーの積層体が厚み方向に加圧されてセラミックグリーンシート同士が圧着される。さらに、マザーの積層体が個々の積層セラミック電子部品単位の積層体に切断される。得られた個々の積層セラミック電子部品単位の積層体が焼成され、焼結体が得られる。しかる後、あるいは焼結と同時に、セラミック焼結体表面に外部電極が形成される。
【０００３】
ところで、積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品では、小型化や大容量化が強く求められている。小型化及び大容量化などの進展に伴い、内部電極間のセラミック層の厚みが薄くなり、かつ内部電極積層数が増大してきている。近年、内部電極間のセラミック層の厚みが５μｍ以下と非常に薄く、かつ内部電極積層数も２００枚も超えることもある。
【０００４】
内部電極間のセラミック層の厚みが薄くなった場合、使用するセラミックグリーンシートの厚みを薄くする必要がある。従って、多数枚の薄いセラミックグリーンシートを積層しなければならなかった。
【０００５】
セラミックグリーンシートが薄くなり、かつ内部電極積層数が多くなった場合、マザーの積層体において内部電極構成用導電ペーストが積層されている部分と、他の部分との間に厚みの差により段差が生じる。
【０００６】
上記段差が生じると、剛体プレスによりマザーの積層体を加圧した場合には、内部電極構成用導電ペーストが積層されている部分と、導電ペーストが配置されていない部分とで密度差が生じ、最終的に得られた焼結体においてクラックやデラミネーションが生じがちであった。また、静水圧プレスなどにより、マザーの積層体を加圧したとしても、導電ペーストが積層されている部分と、導電ペーストが配置されていない部分との間に歪みが生じる恐れがあった。
【０００７】
他方、多数のセラミックグリーンシートを不良を生じることなく、積層し得る積層方法が特開平８−１６２３６４号公報において提案されている。
図６に示すように、この先行技術に記載の積層方法では、剛体からなるパレット２１上において、例えば３０枚のセラミックグリーンシートからなる単位シートＳｔが積層され、熱圧着される。次に、熱圧着された単位シートＳｔ１上に、次の３０枚のセラミックグリーンシートからなる単位シートＳｔ２が積層され、しかる後、パレット２１上において熱圧着される。このようにして、例えば３０枚のような所定枚数の単位シート毎に積層・熱圧着が繰り返される。従って、全体の積層数が多くなった場合でも、熱圧着時の応力歪みやずれが生じ難いとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術に記載の方法においても、積層枚数が増大すると、先に積層されていたセラミックグリーンシートには、単位シートの積層・熱圧着が繰り返される度に圧力が加わる。そのため、最初に積層されているセラミックグリーンシートが、後で積層されるセラミックグリーンシートに比べて伸び、積層枚数が増大した場合には、得られた積層体の下方部分と上方部分とで密度差が生じたり、歪みが生じたりするおそれがあった。
【０００９】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、より薄く、かつより多くのセラミックグリーンシートを積層した場合であっても、内部に歪みや密度差が生じ難い積層体を確実に得ることができ、従ってデラミネーションやクラック等が焼結体において生じ難い、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより得られたセラミック焼結体を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、導電ペーストが印刷された複数枚のセラミックグリーンシートを用意する工程と、弾性体シート上において、導電ペーストが印刷された少なくとも１枚の前記セラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ、該複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、積層体を得る工程と、前記弾性体シート上において前記積層体を積層方向に加圧し、セラミックグリーンシート同士を圧着する工程と、前記積層体を焼成し、セラミック焼結体を得る工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明のある特定の局面では、上記弾性体シートとしてショア硬度計（Ａ形）を用いたデュロメータＡ硬度が４０〜８０の範囲にある材料が用いられる。硬度が４０未満の場合には、積層時にセラミックグリーンシートに微小な折れ曲がりが生じることがあり、得られたセラミック焼結体においてクラックやデラミネーションなどの構造欠陥が生じることがある。硬度が８０を超えると、弾性体シートを用いた効果が十分に得られ難く、剛体上において積層体を加圧した場合と同様に、内部電極積層部分と他の部分との間の領域等においてクラックやデラミネーションが生じることがある。
【００１２】
本発明の製造方法では、複数枚のセラミックグリーンシートを積層するにあたり、導電ペーストが印刷された少なくとも１枚のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ複数枚のセラミックグリーンシートが積層されるが、この場合、５枚以下のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えることが好ましく、１枚のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ積層することがより好ましい。このようにより少ないセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ複数枚のセラミックグリーンシートを順次積層することにより、セラミックグリーンシート同士をより効果的に密着させることができ、構造欠陥の発生をより一層効果的に防止し得る。
【００１３】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、様々な積層セラミック電子部品の製造に一般的に用いることができるが、本発明のある特定の局面では、セラミックグリーンシートが誘電体セラミック層を用いて構成されており、その場合、積層セラミック電子部品として積層セラミックコンデンサが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１５】
図１（ａ）及び（ｂ）〜図５を参照して、本発明の積層セラミック電子部品の製造方法の一実施例を説明する。なお、本実施例では、積層セラミック電子部品として、積層コンデンサが製造される。
【００１６】
本実施例では、先ず、セラミックスラリーをシート成形することにより得られた複数枚のセラミックグリーンシートが用意される。次に、セラミックグリーンシートが矩形の形状に打ち抜かれる。
【００１７】
次に、矩形のマザーのセラミックグリーンシートの上面に、内部電極を構成するための導電ペーストがスクリーン印刷などにより付与される。上記のようにして、導電ペーストが付与された複数枚のマザーのセラミックグリーンシートと、上記導電ペーストが付与されていない矩形のマザーのセラミックグリーンシートとが用意される。
【００１８】
次に、図１（ａ）に示すように、積層ステージ１上に弾性体シート２が配置される。弾性体シート２は、ゴム弾性を有する材料、例えば、天然ゴムや合成ゴムにより構成される。弾性体シート２は、シート状の形状を有し、そのショア硬度計（Ａ形）を用いたデュロメータＡ硬度が４０〜８０の範囲であることが望ましい。
【００１９】
また、弾性体シート２の厚みは、特に限定されないが、０．１〜２ｍｍ程度とされることが望ましい。
弾性体シート２上に、先ず、複数枚の無地のマザーのセラミックグリーンシート３が順次積層される。ここでは、図１（ａ）に示すように、３枚のセラミックグリーンシート３が積層され、所定温度に加熱されたプレス４を降下させることにより、セラミックグリーンシート３同士が熱圧着される。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、導電ペースト５が付与されたマザーのセラミックグリーンシート６が同様にして弾性体シート２上において、先に積層されていたセラミックグリーンシート３上に積層される。ここでは、導電ペースト５が付与された３枚のマザーのセラミックグリーンシート６が積層され、次に、プレス４を降下させることにより、セラミックグリーンシート６同士が熱圧着される。同時に、最下層のマザーのセラミックグリーンシート６が先に積層されていたマザーのセラミックグリーンシート３，３，３の内、最上部に位置するマザーのセラミックグリーンシート３に熱圧着される。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示したマザーのセラミックグリーンシート６の積層工程を内部電極積層数に応じて繰り返す。しかる後、マザーのセラミックグリーンシート３を、再度内部電極積層部分の上部に同様にして積層する。
【００２２】
このようにして、図２に略図的に示すマザーの積層体７が得られる。
マザーの積層体７においては、下部及び上部に、内部電極を構成するための導電ペースト５が付与されていないマザーのセラミックグリーンシート３がそれぞれ複数枚積層されており、厚み方向中央において、導電ペースト５が付与された複数枚のマザーのセラミックグリーンシート６が積層されている。
【００２３】
しかる後、マザーの積層体７が、厚み方向に加圧される。このようにして、図３に略図的に示すマザーの積層体７Ａが得られる。
本実施例では、マザーのセラミックグリーンシート３及び導電ペースト５が付与されたマザーのセラミックグリーンシート６を積層するにあたり、上記のように弾性体シート２に支持された状態で、３枚のセラミックグリーンシート毎に圧力が加えられ、セラミックグリーンシート同士が熱圧着される。従って、セラミックグリーンシートの積層枚数が増加した場合であっても、セラミックグリーンシート同士の密着性が十分に高められる。しかも、セラミックグリーンシート３枚毎に積層し、熱圧着するため、全体の積層数が増大した場合であっても、熱圧着時の応力歪みやずれが生じ難くされている。
【００２４】
加えて、本実施例では、弾性体シート２が用いられているため、最初に積層されているマザーのセラミックグリーンシート３が、後で積層されるセラミックグリーンシート６や上部に位置するセラミックグリーンシート３に比べて伸び難い。従って、積層枚数が増大した場合であっても、得られた積層体７において、上方部分と下方部分とで密度差や歪みが生じ難い。
【００２５】
なお、本実施例では、３枚のセラミックグリーンシート毎に熱圧着が行われていたが、３枚に限定されず、積層体７を構成するセラミックグリーンシート積層部分を複数回に分けて熱圧着し得る限り、適宜の枚数毎にセラミックグリーンシートに圧力を加えつつ積層することができる。好ましくは、５枚以下のセラミックグリーンシート毎に圧力が加えられて熱圧着され、より好ましくは１枚のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ、熱圧着することが望ましい。
【００２６】
すなわち、より少ない枚数のセラミックグリーンシート毎に圧力を加えつつ、熱圧着・積層を行うことにより、セラミックグリーンシート同士をより効果的に密着させることができる。
【００２７】
図３に略図的に示されているマザーの積層体７Ａが、次に、個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体に切断される。このようにして得られた個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体を図４に示す。積層体８においては、上記導電ペースト５が切断されることにより形成された複数の導電ペースト５Ａがセラミックグリーンシート層を介して重なり合うように配置されている。
【００２８】
次に、上記積層体８を焼成することにより、図５に示す焼結体９が得られる。焼結体９内においては、導電ペースト５Ａが焼き付けられて、内部電極５Ｂが形成されている。そして、焼結体９の端面９ａ，９ｂに、それぞれ、外部電極１０，１１が形成される。外部電極１０，１１は、何れかの内部電極５Ｂに電気的に接続されるように形成されている。
【００２９】
上記のようにして得られた積層セラミックコンデンサ１２においては、セラミック焼結体９においてクラックやデラミネーションなどの構造欠陥が生じ難い。これは、セラミックグリーンシート３，６が上記のように積層されてマザーの積層体７Ａが得られているため、マザーの積層体７Ａ段階で、導電ペースト５同士が積層されている部分と他の部分との間で密度差や歪みが生じ難いことによる。これを、実験例に基づいて、より具体的に説明する。
【００３０】
チタン酸バリウム系セラミックスラリーをシート成形することにより、４．５μｍの厚みのセラミックグリーンシートを得た。上記セラミックグリーンシートを矩形形状に打ち抜き、無地のマザーのセラミックグリーンシートを用意した。
【００３１】
次に、上記のようにして得られたマザーのセラミックグリーンシートの上面に、Ｎｉ粉末含有導電ペーストを乾燥後の厚みが２．０μｍとなるように印刷し、乾燥した。
【００３２】
剛体からなる積層ステージ上に、厚み２００μｍの弾性体シートを固定した金型上に置いて、上記無地のマザーのセラミックグリーンシート及び導電ペーストが印刷されたマザーのセラミックグリーンシートを複数枚積層し、プレスした。より具体的には、積層セラミックコンデンサを得るために、３０枚の無地のマザーのセラミックグリーンシートを積層し、次に導電ペーストが印刷されたマザーのセラミックグリーンシート２５０枚積層し、次に３０枚の無地のマザーのセラミックグリーンシートを積層した。この場合、下記の表１に示すように、無地のセラミックグリーンシート１枚毎、３枚毎または５枚毎にプレス金型を用いて１０℃の温度で１秒間、５、１０または２０ＭＰａ／ｃｍ２の圧力を加えて熱圧着した。この場合のプレスを第１プレスとした。また、マザーの積層体を得た後に、上記弾性体シート上において１００ＭＰａ／ｃｍ２の圧力を１０分間、プレス金型により加え、マザーの積層体を加圧した。この場合のプレスを第２プレスとした。
【００３３】
下記の表１に示すように、試料番号１、５、９、１９、２９、及び３３では、第１プレスにおいて圧力は加えなかった。すなわち、マザーの積層体を得た後に行われる第２プレスのみを行った。その他の試料番号では、上記のように第１プレスにおいて５、１０または２０ＭＰａ／ｃｍ２の圧力を加えた。
【００３４】
また、下記の表１に示すように、試料番号１〜３２では弾性体シートとしてショア硬度計（Ａ形）を用いたデュロメータＡ硬度が３０、４０、６０、８０及び１００のものを用意し、使用した。なお、試料番号３３〜３６では弾性体シートを用いなかった。
【００３５】
上記のようにして厚み１．８ｍｍのマザーの積層体を得た後、焼成後の平面形状が３．２×１．６ｍｍとなるようにマザーの積層体を厚み方向に切断し、個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体を得た。得られた積層体を３００℃の温度で５時間保持し、脱バインダ工程を行った。
【００３６】
脱バインダ工程後に、積層体を、２００℃／時間の昇温速度で、１．０×１０−７ＭＰａ以下の酸素分圧中で昇温し、１３００℃の温度で１．０×１０−１ＭＰａの酸素分圧中で所定時間保持した後、２００℃／時間の降温速度で１．０×１０−７ＭＰａ以下の酸素分圧中で室温まで降温した。このようにして得られたセラミック焼結体の両端面にＣｕ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。
【００３７】
上記のようにして得られた各積層セラミックコンデンサについて、静電容量、絶縁抵抗ＩＲ（印加電圧：１０Ｖ、印加時間２分）、耐湿負荷試験及び超音波探傷機による構造的欠陥確認試験を行った。
【００３８】
なお、耐湿負荷試験においては、ｎ＝１０００個の試料を、７５℃及び相対湿度９０〜９５％の条件で加速試験した場合に、抵抗が１ＭΩ以下となる場合を不良とした。抵抗が１ＭΩ以下となった試料の数を、耐湿負荷試験結果として表１に表わした。
【００３９】
超音波探傷機による構造欠陥確認試験では、ｎ＝１００００個の試料について評価し、クラックまたはデラミネーションが認められた試料の数を下記の表１に示した。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１の試料番号１〜２９から明らかなように、マザーのセラミックグリーンシートの積層に際し、弾性体シート上においてセラミックグリーンシート１枚毎、３枚毎または５枚毎に圧力を加えつつ複数枚のセラミックグリーンシートを積層した場合、試料番号３３〜３６に比べて耐湿負荷試験による不良が生じ難く、超音波探傷試験による構造欠陥不良の発生も生じ難い、信頼性に優れた積層セラミックコンデンサを安定に提供し得ることがわかる。
【００４２】
また、特に、ショア硬度計（Ａ形）を用いたデュロメータＡ硬度が４０〜８０の弾性体シートを用いた試料番号６〜８、１０〜１８、２０〜２８では、耐湿負荷試験による不良が生じないだけでなく、構造欠陥もより一層生じ難いことがわかる。従って、本発明によれば、好ましくは、硬度４０〜８０の弾性体シートを用いて、複数枚のセラミックグリーンシートが所定の枚数毎に熱圧着され、かつ最終的に得られたマザーの積層体が該弾性体シート上において厚み方向に加圧されることが望ましい。
【００４３】
なお、上記製造方法は、積層セラミックコンデンサを例にとり説明したが、積層セラミックコンデンサ以外の積層セラミック電子部品、例えばセラミック多層基板や積層型サーミスタ、積層型インダクタなどの様々な積層セラミック電子部品の製造方法に広く用いることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法によれば、弾性体シート上において、導電ペーストが印刷された少なくとも１枚のセラミックグリーンシート毎に圧力が加えられつつ、複数枚のセラミックグリーンシートが積層され、得られた積層体を弾性体シート上において積層方向に加圧するため、導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートの積層枚数が多くなった場合であっても、またセラミックグリーンシートの厚みが薄くなった場合であっても、導電ペーストがセラミックグリーンシート層を介して積層されている部分と他の部分との密度差が生じ難く、かつ両者の間で歪みも生じ難い。従って、デラミネーション等が生じ難く、耐湿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。
【００４５】
また、上記弾性体シートとして、ショア硬度計を用いたデュロメータ硬さが、４０〜８０の範囲にある材料を用いた場合には、デラミネーションが生じ難く、耐湿性に優れているだけでなく、クラック等の構造欠陥がより一層生じ難く、それによってより一層信頼性に優れ、かつ特性のばらつきの積層セラミック電子部品を提供することができるとともに、積層セラミック電子部品の良品率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例において複数枚のセラミックグリーンシートを積層する工程を説明するための各模式的正面断面図。
【図２】
本発明の一実施例において得られるマザーの積層体を説明するための略図的正面断面図。
【図３】本発明の一実施例でマザーの積層体を積層方向に加圧した後の状態を説明するための模式的正面断面図。
【図４】本発明の一実施例において得られた、個々の積層セラミックコンデンサ単位の積層体を説明するための正面断面図。
【図５】本発明の一実施例で得られる積層セラミックコンデンサを説明するための正面断面図。
【図６】従来の積層セラミック電子部品を得るための積層方法を一例を説明するための模式的正面図。
【符号の説明】
１…積層ステージ
２…弾性体シート
３…マザーのセラミックグリーンシート
４…プレス
５…導電ペースト
５Ａ…導電ペースト
５Ｂ…内部電極
６…マザーのセラミックグリーンシート
７…マザーの積層体
７Ａ…マザーの積層体
８…積層体
９…セラミック焼結体
９ａ，９ｂ…端面
１０，１１…外部電極
１２…積層セラミックコンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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