(57)【要約】【課題】水分を含んだセラミック素子を確実に乾燥させることが可能で、外部電極を焼き付ける際の、水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止して、セラミック電子部品を歩留まりよく製造することが可能なセラミック電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック素子に対して、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、該工程とセラミック素子を加熱処理する熱処理工程の間に、セラミック素子を１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で２００〜４００℃まで昇温することによりセラミック素子を乾燥させる乾燥工程を設け、以後の熱処理工程における、水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック成形体を焼成してなるセラミック素子に対して、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、該工程の後にセラミック素子を加熱処理する熱処理工程を有するセラミック電子部品の製造方法において、
前記水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、前記熱処理工程との間に、セラミック素子を１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で２００〜４００℃まで昇温することによりセラミック素子を乾燥させる乾燥工程を備えていること
を特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程が、前記セラミック素子をバレルに入れて水の存在下に研磨する湿式バレル研磨工程であることを特徴とする請求項１記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理工程が、セラミック素子に導電ペーストを塗布して焼き付けることにより外部電極を形成する工程であることを特徴とする請求項１又は２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、セラミック電子部品の製造方法に関し、詳しくは、セラミック電子部品を構成するセラミック素子に、水分の付着や吸着が生じるような処理を施す工程と、該工程の後に、セラミック素子を加熱処理する工程を経て製造されるセラミック電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、代表的なセラミック電子部品の一つである積層セラミックコンデンサは、図１に示すように、複数の内部電極１がセラミック層２を介して互いに対向するように配設され、かつ、交互に逆側の端面３ａ，３ｂに引き出されたセラミック素子５に、内部電極１と導通するように外部電極４ａ，４ｂが配設された構造を有している。
【０００３】
ところで、図１に示すような構造を有する積層セラミックコンデンサは、例えば、以下に説明するような工程を経て製造されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
（１）セラミックグリーンシートの表面に内部電極となる導電ペーストを印刷して電極印刷シートを形成する。
（２）この電極印刷シートと、導電ペーストの印刷されていないセラミックグリーンシート（上下両面側のカバーシート）を所定枚数積層し、圧着することにより、積層圧着体を形成する。
（３）それから、この積層圧着体を所定の位置でカットし、個々のセラミック素子（未焼成のセラミック素子）を切り出した後、所定の条件で脱脂、焼成を行う。
（４）次いで、焼成されたセラミック素子を水と研磨媒体の混合物とともにバレルに入れて攪拌し、その表面を研磨する、いわゆる湿式バレル研磨処理を施し、セラミック素子の表面を研磨するとともに面取りを行った後、例えば、１３０℃×６０ｍｉｎの条件で温風乾燥を行う。
（５）それから、セラミック素子に導電ペーストを塗布、焼き付けして外部電極を形成する。
これにより、図１に示すような構造を有する積層セラミックコンデンサが得られる。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の製造方法では、（４）のバレル研磨の工程で、セラミック素子の空洞（ポア）に水分が入り込み、上記の１３０℃×６０ｍｉｎというような条件で温風乾燥を行った場合には、表面付近は乾燥していても、ポアの内部には水分が残留する。その結果、（５）の外部電極の形成工程において、セラミック素子に塗布した導電ペーストを焼き付ける際に、ポア内の水分が急激に蒸発し、その衝撃でセラミック素子にクラックや欠けが発生したり、セラミック素子の表面に形成される外部電極の剥離が発生したりするという問題点がある。特に、セラミック素子の外部電極で覆われている領域のポア内に存在する水分は、外部電極に覆われてない部分に比べて、乾燥工程で除去されにくく、外部電極を焼き付ける際に発生する水分の蒸気が高圧になり、クラックやクレーター状の欠け、あるいは外部電極の剥離などが発生しやすいという問題点がある。
なお、図２に、積層セラミックコンデンサの外部電極４ａに覆われた領域にクレーター状の欠け６が発生し、外部電極４ａの一部が剥離した状態を模式的に示す。
【０００６】
また、このような乾燥工程において、水分の除去を確実に行うために減圧下で温風乾燥を行なう方法も考えられている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２のように減圧下において乾燥を行なう場合でも、温風の温度が１５０℃程度では水分を除去しきれないため、２００〜３００℃の高温の温風を吹き付けていた。この乾燥工程を経た後のセラミック素子では、外部電極を焼き付ける際のクラックや欠け、外部電極の剥離等の問題はほとんど生じない。
しかしながら、特許文献２の方法における乾燥工程では、乾燥工程中にセラミック素子のクラックや欠けが生じやすいという問題点がある。これは、減圧下において水分が抜けやすくなった状態で、２００〜３００℃の高温の温風を直接吹き付けるようにしているため、セラミック素子中の水分の蒸発が急激に進行し、そのときの衝撃により、セラミック素子にクラックや欠けが生じやすくなることによるものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１０１９６８号公報
【特許文献２】
特開２００１−６８３７２号公報
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するものであり、水分を含んだセラミック素子を確実に乾燥させることが可能で、外部電極を焼き付ける等の熱処理の際の、水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止して、セラミック電子部品を歩留まりよく製造することが可能な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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明（請求項１）のセラミック電子部品の製造方法は、
セラミック成形体を焼成してなるセラミック素子に対して、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、該工程の後にセラミック素子を加熱処理する熱処理工程を有するセラミック電子部品の製造方法において、
前記水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、前記熱処理工程との間に、セラミック素子を１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で２００〜４００℃まで昇温することによりセラミック素子を乾燥させる乾燥工程を備えていること
を特徴としている。
【００１０】
水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、熱処理工程との間に、セラミック素子を１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で２００〜４００℃まで昇温することにより、セラミック素子を確実に乾燥させることが可能になる。すなわち、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以下として、徐々に２００〜４００℃まで昇温するようにした場合、セラミック素子の表面の水分だけではなく、セラミック素子に形成された空洞（ポア）の内部に入り込んだ水分も確実に除去することが可能になる。
したがって、セラミック素子に対して、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程を経たセラミック素子に外部電極を焼き付ける際の、水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止して、セラミック電子部品を効率よく製造することができるようになる。
なお、本発明においては、２００〜４００℃まで昇温した後、その温度で所定時間保持するようにしてもよい。その場合、さらに確実にセラミック素子の乾燥を行うことが可能になり、さらに歩留まりよくセラミック電子部品を製造することができるようになる。
【００１１】
なお、本発明において、乾燥工程での昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以下としたのは、昇温速度が１０℃／ｍｉｎを越えると、セラミック素子空洞（ポア）内に入り込んだ水分が急激に蒸気となるため、この圧力により、セラミック素子にクラックや欠けが生じやすくなることによる。また、乾燥工程に時間がかかりすぎないようにする見地からは、昇温速度は１℃／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。
また、２００〜４００℃まで昇温するようにしたのは、乾燥工程における最高温度が２００℃を下回ると乾燥が不十分になり、４００℃を超えて昇温しても効果の顕著な向上が認められず、しかも、その温度にまで昇温するのに時間を要し、乾燥工程に時間がかかることになるため望ましくない。
【００１２】
また、請求項２のセラミック電子部品の製造方法は、前記水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程が、前記セラミック素子をバレルに入れて水の存在下に研磨する湿式バレル研磨工程であることを特徴としている。
【００１３】
セラミック電子部品の製造工程ではしばしば実施される湿式バレル研磨工程では、セラミック素子への水分の付着や吸着が生じることになるが、請求項２のように、かかる場合に本発明を適用することにより、セラミック素子から水分を確実に除去して、外部電極形成工程などの熱処理工程での水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止して、セラミック電子部品を歩留まりよく製造することが可能になる。
【００１４】
また、請求項３のセラミック電子部品の製造方法は、前記熱処理工程が、セラミック素子に導電ペーストを塗布して焼き付けることにより外部電極を形成する工程であることを特徴としている。
【００１５】
セラミック素子に導電ペーストを塗布して焼き付けることにより外部電極を形成する工程においては、セラミック素子が６００℃以上の温度に加熱されることから、セラミック素子に形成された空洞（ポア）に水分が入り込んでいると、導電ペーストを焼き付ける際にポア内の水分が急激に蒸発し、その衝撃でセラミック素子にクラックや欠けが発生したり、セラミック素子の表面に形成される外部電極に剥離が発生したりするおそれがあるが、本発明によれば、セラミック素子を十分に乾燥させることが可能になるので、このようなクラックや欠け、外部電極の剥離などの不良の発生を確実に防止することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００１７】
この実施形態では、セラミック電子部品として、図１に示すように、複数の内部電極１がセラミック層２を介して互いに対向するように配設され、かつ、交互に逆側の端面３ａ，３ｂに引き出されセラミック素子５に、内部電極１と導通するように外部電極４ａ，４ｂが配設された構造を有する積層セラミックコンデンサを製造する場合を例にとって説明する。
【００１８】
（１）まず、セラミックグリーンシートの表面に内部電極となる導電ペーストを印刷して電極印刷シートを形成する。なお、この実施形態では、セラミックグリーンシートとして、チタン酸バリウム系の誘電体セラミックグリーンシートを用い、導電ペーストとしてＮｉ粉末を導電成分とする卑金属導電ペーストを用いた。
（２）この電極印刷シートと、導電ペーストの印刷されていないセラミックグリーンシート（上下両面側のカバーシート）を所定枚数積層し、圧着することにより、３３枚のセラミックグリーンシートが積層された構造を有する積層圧着体を形成する。
（３）それから、この積層圧着体を所定の位置でカットし、個々のセラミック素子（未焼成のセラミック素子）を切り出し、所定の条件で脱脂、焼成を行う。
【００１９】
（４）次いで、焼成されたセラミック素子を水と研磨媒体の混合物とともにバレルに入れて攪拌し、その表面を研磨する、いわゆる湿式バレル研磨処理を施し、セラミック素子の表面を研磨するとともに面取りを行う。そして、水洗した後、セラミック素子を乾燥する。
そして、この実施形態では、セラミック素子を乾燥させるにあたって、３．３３℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に達するまで加熱昇温し、４００℃で１時間保持することにより乾燥を行った。なお、内部電極を構成するＮｉが酸化されないように、乾燥工程は窒素雰囲気中で実施した。
【００２０】
（５）それから、セラミック素子に導電ペーストを塗布して焼き付けることにより外部電極を形成する。なお、この実施形態では、外部電極形成用の導電ペーストとして、Ｃｕ粉末を導電成分とする導電ペーストを用いて、６００℃で焼き付けを行った。
【００２１】
そして、上記の方法により製造した２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×１．２５ｍｍの積層セラミックコンデンサについて、クラック、欠け、及び外部電極の剥離の発生率（不良発生率）を調べた。
また、比較のため、セラミック素子を湿式バレル研磨し、水洗した後、１７０℃の温風で１５分間乾燥を行った後、上記実施形態と同様の方法で外部電極を形成した積層セラミックコンデンサ（比較例）についても、同様に不良発生率を調べた。
【００２２】
その結果、比較例の積層セラミックコンデンサでは、不良発生率が１６２ｐｐｍと高かったのに対して、本発明の方法により製造された積層セラミックコンデンサでは不良発生率が０ｐｐｍであることが確認された。これは、本発明によりセラミック素子の乾燥が十分に行われ、外部電極の形成工程での水分の急激な蒸発が十分に抑制、防止されたことによるものである。
【００２３】
ここで、セラミック素子に含まれる水分が蒸気となって放出される際の挙動について検証する。
図３は、外形寸法が２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×１．２５ｍｍ、積層数が３３枚のセラミック素子を上記実施形態における製造方法と同様の方法で製造し、昇温速度１０℃／ｍｉｎで加熱した場合の蒸気の発生量を発生ガス分圧で示したものである。
図３に示すように、７０〜１５０℃で大きなピークがあり、その後、２００〜４００℃で小さなピークが頻発している。
このことから、上記比較例の場合には、２００〜４００℃で蒸気となる水分が除去しきれないため、外部電極焼き付けの際に不良が発生したものと考えられる。
これに対して、上記実施形態の場合には、２００〜４００℃において水分を除去するようにしているので、水分を十分に除去して、不良発生率を低減させることが可能になる。
なお、図３は、昇温速度を１０℃／ｍｉｎとした場合の挙動を示しているが、昇温速度をさらに低下させた場合においても、各ピークが低温側に若干ずれる程度で、傾向が大きく変化することはない。
【００２４】
次に、乾燥工程の昇温速度を種々変更して不良発生率を確認した。表１に、その結果を示す。なお、試料１１ではセラミック素子に直接１３０℃の温風を吹き付け、試料１２では、セラミック素子に直接３００℃の温風を吹き付けるようにしているので、昇温速度の条件は特に示していない。
ただし、各試料は、外形寸法が２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×１．２５ｍｍ、積層数が３３枚のセラミック素子を上記実施形態における製造方法と同様の方法で製造したものである。
【００２５】
【表１】
2004186222.tif 000002
【００２６】
表１に示すように、乾燥工程において、最高温度を２００〜４００℃とし、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以下とした試料１〜１０では、外部電極を焼き付けた後の積層セラミックコンデンサの不良発生率（コンデンサ不良発生率）及び乾燥工程におけるセラミック素子の不良発生率（セラミック素子不良発生率）のどちらにおいても不良発生率は低く、良好な結果が得られている。
【００２７】
これに対して、特許文献１の方法により製造される積層セラミックコンデンサに相当する試料１１では、十分な乾燥ができていないことから、コンデンサ不良発生率が１０２ｐｐｍと高くなっており、好ましくないことがわかる。
一方、特許文献２の方法により製造される積層セラミックコンデンサに相当する試料１２では、乾燥工程中にセラミック素子にクラックや欠けが生じており、セラミック素子不良発生率が３４ｐｐｍと比較的多く生じており、好ましくないことがわかる。なお、試料１２では、コンデンサ不良発生率は６ｐｐｍと低いが、このコンデンサ不良発生率は、セラミック素子不良が発生したものを除いた後の試料について調べたものであり、合計の不良発生率は４０ｐｐｍと高くなっている。
【００２８】
また、昇温速度が１０℃／ｍｉｎを超える試料１３、１４では、昇温速度が比較的速く、セラミック素子中の水分が急激に蒸発するため、セラミック素子にクラックや欠けなどの不良が発生している。すなわち、試料１３，１４では、セラミック素子不良発生率がそれぞれ１２ｐｐｍ，１１ｐｐｍと高く、セラミック素子不良が発生したものを除いた後の試料について調べたコンデンサ不良発生率も、試料１３及び１４のそれぞれにおいて３ｐｐｍとなっており、合計の不良発生率は１５ｐｐｍ（試料１３），１４ｐｐｍ（試料１４）と高くなっている。
【００２９】
さらに、最高温度が２００℃に満たない試料１５では、十分な乾燥ができていないことから、コンデンサ不良発生率が２８ｐｐｍと高くなっていることがわかる。
【００３０】
以上の結果から、乾燥工程において、最高温度を２００〜４００℃とし、昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以下とすることにより、不良の発生を防止して、セラミック電子部品を歩留まり良く製造できることがわかる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、積層セラミックコンデンサを例にとって説明したが、本発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、セラミックインダクタ、セラミックバリスタ、サーミスタ、多層回路基板その他の種々のセラミック電子部品に適用することが可能であり、その場合にも上記実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、乾燥工程を窒素雰囲気（非酸化性雰囲気）中で実施するようにしているが、本発明は大気中で乾燥を行う場合にも適用することが可能である。また、窒素雰囲気中や大気中に限らず、その他の雰囲気中で乾燥を行うことも可能である。
なお、セラミック素子が積層型であり、内部電極が卑金属である場合は、乾燥工程において酸化する可能性があるため、非酸化性雰囲気中で乾燥を行うことが望ましい。
【００３３】
また、上記実施形態では、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程が湿式バレル研磨工程であり、熱処理工程が導電ペーストを焼き付けて外部電極を形成する工程である場合を例にとって説明したが、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程及び熱処理工程の種類はこれに限定されるものではなく、例えば、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程がめっき工程であったり、熱処理工程が外部電極の形成工程以外のアニール工程であったりしてもよい。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、徐々に昇温して乾燥させるようにした場合を例にとって説明したが、乾燥工程での乾燥方法はこれに限られるものではなく、例えば７０〜１７０℃の温風でセラミック素子表面の水分を除去した後、徐々に昇温して乾燥させる複数段階の乾燥にしてもよい。この場合、効率的に水分が除去できるため、乾燥工程に要する時間を短縮することができる。
【００３５】
また、本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、セラミック素子を構成するセラミックの種類、内部電極及び外部電極の構成材料、セラミック素子の具体的な構造などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
上述のように、本発明（請求項１）のセラミック電子部品の製造方法は、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程と、熱処理工程との間に、セラミック素子を１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で２００〜４００℃まで昇温することによりセラミック素子を乾燥させるようにしているので、セラミック素子の表面の水分だけではなく、セラミック素子に形成された空洞（ポア）の内部に入り込んだ水分も確実に除去することが可能になる。
したがって、セラミック素子に対して、水分の付着や吸着が生じる処理を施す工程を経たセラミック素子に外部電極を焼き付ける際の、水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、乾燥の際の水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止して、セラミック電子部品を効率よく製造することができる。
【００３７】
また、セラミック電子部品の製造工程ではしばしば実施される湿式バレル研磨工程では、セラミック素子への水分の付着や吸着が生じることになるが、請求項２のように、かかる場合に本発明を適用することにより、セラミック素子から水分を確実に除去して、外部電極形成工程などの熱処理工程での水分の急激な蒸発によるクラックや欠け、あるいは外部電極の剥離などの不良の発生を防止して、セラミック電子部品を歩留まりよく製造することが可能になる。
【００３８】
セラミック素子に導電ペーストを塗布して焼き付けることにより外部電極を形成する工程においては、セラミック素子が６００℃以上の温度に加熱されることから、セラミック素子に形成された空洞（ポア）に水分が入り込んでいると、導電ペーストを焼き付ける際にポア内の水分が急激に蒸発し、その衝撃でセラミック素子にクラックや欠けが発生したり、セラミック素子の表面に形成される外部電極に剥離が発生したりするおそれがあるが、請求項３のように、かかる場合に本発明を適用することにより、セラミック素子を十分に乾燥させることが可能になるので、クラックや欠け、外部電極の剥離などの不良の発生を確実に防止して、セラミック電子部品を歩留まりよく製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる方法により製造される積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）の例を示す断面図である。
【図２】積層セラミックコンデンサの外部電極にクレーター状の欠けが発生し、外部電極の一部が剥離した状態を模式的に示す図である。
【図３】セラミック素子から放出される蒸気量を示す図である。
【符号の説明】
１            内部電極
２            セラミック層
３ａ，３ｂ    端面
４ａ，４ｂ    外部電極
５            セラミック素子
６            クレーター状の欠け
【図１】
2004186222.tif 000003
【図２】
2004186222.tif 000004
【図３】
2004186222.tif 000005