(57)【要約】【課題】積層セラミック部品の製造方法において、セラミックグリーンシートの積層条件を容易かつ迅速に決定可能にする。【解決手段】セラミックグリーンシートを加温圧着して積層した後に、所望の形状に切断して焼成する積層セラミック部品の製造方法において、ある組成になるように調合したセラミック粉末およびバインダー溶液を混合してセラミックグリーンシートを成形した後に、該セラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定し、該動的粘弾性測定から得られる損失正接に基づいてセラミックグリーンシートの積層条件を決定する。即ち、損失正接が最大となる温度よりも３０℃±５℃だけ高い温度に、セラミックグリーンシートの積層温度を決定する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末とバインダー溶液とを混合してセラミックグリーンシートを成形し、該セラミックグリーンシートを加温圧着して積層した後に、所望の形状に切断して焼成する積層セラミック部品の製造方法において、
ある組成になるように調合したセラミック粉末およびバインダー溶液を混合してセラミックグリーンシートを成形した後に、該セラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定し、該動的粘弾性測定から得られる損失正接が最大となる温度よりも３０℃±５℃だけ高い温度に積層温度を決定することを特徴とする積層セラミック部品の製造方法。
【請求項２】
前記積層温度に対応する動的粘弾性測定から得られる損失弾性率の測定結果の±１０ＭＰａの範囲内に当該セラミックグリーンシートの積層圧力を決定することを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック部品の製造方法。
【請求項３】
上記の請求項１または２に記載された製造方法によりセラミックグリーンシートを積層して作製したことを特徴とする積層セラミック部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミック部品の製造方法に係り、特に、積層セラミック部品の製造工程における、セラミックグリーンシートを積層する際の条件に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、セラミックの特性を生かしたコンデンサやインダクタ（コイル）などの電子部品が知られており、このセラミック電子部品は、セラミック粉末とバインダー溶液とを混合して成形したセラミックグリーンシートを積層して圧着させた後に、所望の形状に切断して焼成することにより作製する。
【０００３】
この種の積層セラミック部品の製造方法（条件）は、例えば、特許文献１に記載されている。この公報には、５℃〜３５℃におけるセラミックグリーンシートの応力−歪曲線を測定して、４つの条件のいずれかを満たすセラミックグリーンシートの組成を採用することにより、焼成後におけるデラミネーション（層間剥離現象）などの内部欠陥が発生しないようにすることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５８１３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、セラミックグリーンシートの積層体としては、焼成前においても常温におけるハンドリング性などに優れ、焼成後にもデラミネーションなどの欠陥が生じ難いものが好ましい。
【０００６】
このことから、従来には、ある組成のセラミックグリーンシートを作製する度に（一組成毎に）、セラミック粉末の粒径、表面積、表面状態などによりバインダー溶液の樹脂の吸着量や濡れ性が変化してしまうことから、その積層条件のパラメータを変化させた試作を行って、最適な製造条件を確認する試験が必要であった。
【０００７】
この試作試験では、最適な条件を決定するまで試行錯誤の連続であるため、積層セラミック部品の製造条件を容易かつ迅速に決定することができない。このため、積層不良が生じる製造条件のまま製造を継続してコスト高になってしまったり、開発期間が長期化してしまう、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、セラミックグリーンシートの積層条件を容易かつ迅速に決定することのできる、積層セラミック部品の製造方法を提供することを目的とする。また、これにより、積層不良の少ない積層セラミック部品を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の積層セラミック部品の製造方法は、セラミック粉末とバインダー溶液とを混合してセラミックグリーンシートを成形し、該セラミックグリーンシートを積層して圧着させた後に、所望の形状に切断して焼成する積層セラミック部品の製造方法において、ある組成になるように調合したセラミック粉末およびバインダー溶液を混合してセラミックグリーンシートを成形した後に、該セラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定し、該動的粘弾性測定から得られる損失正接が最大となる温度よりも３０℃±５℃だけ高い温度に積層温度を決定することを特徴としている。
【００１０】
この発明では、成形したセラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定することにより、その動的粘弾性測定から得られる損失正接を、そのセラミックグリーンシートの物性の指標にすることができ、そのセラミックグリーンシートの積層条件を決定することができる。すなわち、損失正接の最大となる温度に３０℃程度を加えた温度条件でセラミックグリーンシートを圧着させることにより、欠陥なく積層状態にすることができる。したがって、積層セラミック部品を製造するのに最適なセラミックグリーンシートの積層条件を迅速かつ容易に決定することができる。ここで、前記積層温度に対応する動的粘弾性測定から得られる損失弾性率の測定結果の±１０ＭＰａ（メガパスカル）の範囲内に当該セラミックグリーンシートの積層圧力を決定することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る積層セラミック部品の一実施形態を示す図である。図２〜図５は本発明に係る積層セラミック部品の製造方法の一実施形態を示す図である。
【００１２】
図１において、積層セラミックインダクタ１０は、セラミック磁性体層１１、内部電極１２および端子電極１３により構成されている。この積層セラミックインダクタ１０を製造する際のハンドリング性や歩留まりなどは、セラミック磁性体層１１の焼成する前のセラミックグリーンシートの物性により大きく左右される。このため、積層セラミックインダクタ１０を製造する際には、積層セラミックインダクタ１０として必要な特性を発現するとともにセラミックグリーンシートとしても最適な組成にし、そのセラミックグリーンシートを最適な積層条件で積層することが重要である。ここで、本実施形態では、積層セラミックインダクタ１０を積層セラミック部品の一例として説明するが、これに限るものではなく、例えば、積層セラミックコンデンサ、積層フェライトビーズなどにも適用可能なことは言うまでもない。
【００１３】
本実施形態においては、このセラミックグリーンシートの組成は、図２に示す手順（方法）に従って決定する。
【００１４】
まず、セラミック磁性体層１１を構成するセラミック粉末を調整して準備するとともに（ステップＳ１）、そのセラミック粉末を成形して積層体とするために必要な可塑剤などのバインダー溶液を調整して準備し（ステップＳ２）、これらのセラミック粉末およびバインダー溶液を混合してセラミックグリーンシートを成形する（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００１５】
次いで、セラミックグリーンシートの組成を決定する際には、成形したセラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定し（ステップＳ５）、この動的粘弾性測定から得られる損失正接（ｔａｎδ）の最大値（ｍａｘ）によりセラミックグリーンシートの軟化温度などの物性を把握して、その損失正接の最大値（ｔａｎδｍａｘ）がどのような温度範囲に入っているか否かに応じて、セラミックグリーンシートの組成が適正であるか否か（調整が必要であるか否か）を評価する（ステップＳ６）。
【００１６】
このステップＳ６において、図３に示すように、その損失正接の最大値が３０℃〜６０℃の温度範囲内に入っている場合には、セラミックグリーンシートの組成は適正であると評価することができる。この場合、セラミックグリーンシートは、ガラス転移温度や塑性特性などが最適になって、焼成前における常温でのハンドリングが容易になり、また、組成を要因とする積層不良の発生を少なくすることができる。すなわち、この測定結果のときには、適正なセラミックグリーンシートの組成であると評価してこの組成に決定した後に、そのセラミックグリーンシートの積層条件を決定する。そして、後述する製造方法（図５に示す製造工程フロー図）に従ってセラミックグリーンシートの作製を開始し、積層セラミックインダクタ１０の製造を進める。
【００１７】
一方、その損失正接の最大値が３０℃よりも低い場合には、セラミックグリーンシートの組成は調整が必要であると評価する。この場合、セラミックグリーンシートは、常温付近で粘性が高くなってしまい、べたついてハンドリング性が悪く、また、過剰な変形による内部電極１２のパターンずれなどの積層不良が発生し易い。すなわち、この測定結果のときには、適正なセラミックグリーンシートの組成ではないと評価して、セラミックグリーンシートを硬くするように組成を調整し、同様にステップＳ１〜Ｓ６を繰り返してセラミックグリーンシートの組成の最適化処理を行う。
【００１８】
また、その損失正接の最大値が６０℃よりも高い場合にも、セラミックグリーンシートの組成は調整が必要であると評価する。この場合、セラミックグリーンシートは、軟化する温度が高すぎて、常温付近では弾性率が高くなってしまい、可塑性が悪いために積層不良が発生し易い。すなわち、この測定結果のときには、適正なセラミックグリーンシートの組成ではないと評価して、セラミックグリーンシートを軟らかくするように組成を調整し、同様にステップＳ１〜Ｓ６を繰り返してセラミックグリーンシートの組成の最適化処理を行う。
【００１９】
つまり、従来のようにバインダー溶液の溶剤の種類や量を試行錯誤で変更して絞り込むような煩雑で時間の掛かる作業を行うことなく、動的粘弾性測定を行うことでセラミックグリーンシートの軟化温度などの物性を把握することにより、その軟化温度などに応じたセラミックグリーンシートの組成における過不足を判断して所望の物性になるようにセラミックグリーンシートの組成を容易に調整することができる。したがって、圧着不良や変形などの積層欠陥が少なく、常温でのハンドリング性に優れたセラミックグリーンシートの組成を迅速かつ容易に決定することができる。
【００２０】
次に、このセラミックグリーンシートの積層条件（積層圧力および積層温度）は、以下で説明する手順（方法）に従って決定する。
【００２１】
まず、セラミックグリーンシートの組成を決定する際に、ステップＳ１〜Ｓ５を行うことにより動的粘弾性測定による損失正接（ｔａｎδ）が得られているので、その損失正接が最大となる温度よりも３０℃±５℃だけ高い温度に、そのセラミックグリーンシートの積層温度を決定する。すなわち、損失正接の最大値に３０℃程度を加えた温度条件でセラミックグリーンシートを圧着させることにより、欠陥が生じ難い積層状態にすることができる。
【００２２】
例えば、図３に示すように、その損失正接が４０℃で最大であった場合には、セラミックグリーンシートの最適な積層温度は、７０℃±５℃と設定（決定）することができる。
【００２３】
ここで、磁性体としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトで最適な組成としたセラミックグリーンシートの積層試験結果を説明する。なお、ここでは、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライトを一例として説明するが、これに限るものではなく、また、ここでの組成比に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２４】
まず、セラミック粉末原材料として、Ｆｅ２Ｏ３（三二酸化鉄）４８モル％、ＺｎＯ（酸化亜鉛）２４モル％、ＮｉＯ（酸化ニッケル）１８モル％、ＣｕＯ（酸化銅）１０モル％の比率となるようにそれぞれを秤量（調整）してボールミル内に仕込んで１５時間の湿式混合を行った後に、その混合物を乾燥・粉砕した粉末を８００℃で１時間仮焼する。次いで、その仮焼物（粉末）をボールミル内で１５時間湿式粉砕した後に乾燥して解砕することによりフェライト粉末（セラミック粉末）を得る（ステップＳ１）。
【００２５】
一方、バインダー溶液原料として、バインダー（ポリビニルブチラール系樹脂）１０重量％、トルエン２０重量％、エタノール２０重量％、ＭＥＫ４０重量％、可塑剤（フタル酸エステル系）２重量部、分散剤（トリオレイン）１重量部の比率となるようにそれぞれを秤量して（ステップＳ２）、先に準備しておいたフェライト粉末に加えて、ボールミル内で１５時間湿式混合を行ってスラリーとする（ステップＳ３）。
【００２６】
次いで、得られたスラリーをドクターブレード法により厚さが２０μｍと薄いフィルム状の長尺なシートに成形して、フェライトグリーンシート（セラミックグリーンシート）を作製する（ステップＳ４）。
【００２７】
この後には、フェライトグリーンシートのキャリアシートから幅５ｍｍで長さ２０ｍｍのサンプル（試験片）を切り出して動的粘弾性測定機にセットし、炉内温度を−５０℃〜８０℃まで変化させて損失正接（ｔａｎδ）を測定する（ステップＳ５）。そして、この測定結果によりこの組成でのフェライトグリーンシートの評価を行う（ステップＳ６）。
【００２８】
この組成でのフェライトグリーンシートのｔａｎδが最大（ｍａｘ）となる温度は４０℃であった（図３参照）。このフェライトグリーンシートは、常温でべたつくこともなく、可撓性に優れていることから、積層試験において適切な積層条件であれば圧着不良は発生しないことが予想される。なお、ここでの詳細な説明は省略するが、ｔａｎδｍａｘの温度が３０℃よりも低い場合にはグリーンシートの軟化が生じる一方、ｔａｎδｍａｘの温度が６０℃よりも高い場合にはグリーンシートの硬化が生じることから、ｔａｎδｍａｘの温度が３０℃〜６０℃の範囲内になるように可塑剤を増減するグリーンシートの組成の調整を行う。
【００２９】
ここで、この積層試験においては、ＴＡインスツルメント社製２９８０ＤＭＡを用いて、振動周波数１Ｈｚ、昇温速度３℃／分の条件で動的粘弾性を測定し、得られたデータから損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度（ｍａｘ）を求めた。この損失正接のピーク温度は、そのｔａｎδの値の温度に対する変化量（曲線）の第１次微分値が零となる温度のことである。損失正接のピーク温度は、主に、グリーンシートに含まれるバインダー溶液のガラス転移温度と可塑剤の添加量によって変化する。
【００３０】
そして、このフェライトグリーンシートの組成で、積層圧力４０ＭＰａ、圧着時間２分と圧力・時間の積層条件を固定したまま積層温度を変化させたところ、表１に示す結果が得られた。
【表１】
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【００３１】
すなわち、このフェライトグリーンシートの組成では、動的粘弾性測定により得られる損失正接（ｔａｎδ）が最大（ｍａｘ）となる温度は４０℃であることから３０℃±５℃を加えた積層温度６５℃〜７５℃において良好な積層結果となっている。
【００３２】
また、このフェライトグリーンシートの組成のうち、バインダー溶液原料の可塑剤（フタル酸エステル系）を３重量部としたスラリーからフェライトグリーンシートを作製し、同様に、損失正接（ｔａｎδ）を測定し評価したところ（ステップＳ１〜Ｓ６）、この組成でのフェライトグリーンシートのｔａｎδが最大（ｍａｘ）となる温度は３０℃であった（図４に破線で示すｔａｎδを参照）。このフェライトグリーンシートにおいても、積層試験において適切な積層条件であれば圧着不良は発生しないことが予想される。
【００３３】
そして、このフェライトグリーンシートの組成においても同様に、積層圧力４０ＭＰａ、圧着時間２分と圧力・時間の積層条件を固定したまま積層温度を変化させたところ、表２に示す結果が得られた。
【表２】
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【００３４】
すなわち、このフェライトグリーンシートの組成では、動的粘弾性測定により得られる損失正接（ｔａｎδ）が最大（ｍａｘ）となる温度は３０℃であることから３０℃±５℃を加えた積層温度５５℃〜６５℃において良好な積層結果となっている。
【００３５】
ここで、詳細には説明しないが、ｔａｎδｍａｘが４０℃であるフェライトグリーンシートを用いて、積層温度を７０℃に固定して圧力・時間を変化させる積層試験を行ったところ、積層圧力３０ＭＰａ〜５０ＭＰａ（温度７０℃における動的粘弾性測定による損失弾性率Ｅ”の４０ＭＰａ±１０ＭＰａの範囲内）、圧着時間１分〜１０分の範囲で積層条件を変化させても安定した積層状態を得ることができた。
【００３６】
また、ｔａｎδｍａｘが３０℃であるフェライトグリーンシートを用いて、積層温度を６０℃に固定して圧力・時間を変化させる積層試験を行った場合にも同様であり、図４に実線で示すように、温度６０℃における損失弾性率Ｅ”の±１０ＭＰａの範囲内であれば圧着時間を１分〜１０分の範囲で変化させても安定した積層状態を得ることができる。なお、図４における一点鎖線は動的粘弾性測定による貯蔵弾性率Ｅ’（ＭＰａ）を示している。
【００３７】
すなわち、このｔａｎδｍａｘの温度に３０℃程度を加えた積層温度は、安定した製造を行い得る積層条件であり、積層機（プレス）に過剰な圧力を設定することなく、短時間で効率のよい積層作業を行わせることができる。このときの積層圧力としては、その積層温度における損失弾性率Ｅ”の±１０ＭＰａの範囲内で設定すればよい。
【００３８】
このように、従来のようにセラミックグリーンシートの組成を変更する度に、その積層条件を試行錯誤で変更して絞り込むような煩雑で時間の掛かる作業を行うことなく、動的粘弾性測定による損失正接をセラミックグリーンシートの物性の指標にして、セラミックグリーンシートの積層条件を決定することができる。すなわち、その損失正接が最大となる温度よりも３０℃±５℃だけ高い積層温度とすることにより、欠陥が生じ難い状態にそのセラミックグリーンシートを圧着させて積層することができる。したがって、最適なセラミックグリーンシートの積層条件を迅速かつ容易に決定することができる。
【００３９】
このことから、このセラミックグリーンシートの積層条件を、次のように積層セラミック部品の製造方法に組み込んで迅速に図５に示すような製造工程の設計をすることができ、積層不良の発生が少なくて安価な積層セラミックインダクタ１０を製造することができる。
【００４０】
まず、ステップＳ１〜Ｓ４と同様に、所望の特性を発現するように調整したセラミック粉末と、決定した組成となるように調整したバインダー溶液とを混合し（ステップＳ１１〜Ｓ１３）、薄いシート（フィルム）状のセラミックグリーンシートに成形する（ステップＳ１４）。
【００４１】
次いで、そのセラミックグリーンシートをパンチングして所定の大きさにした後に（ステップＳ１５）、その表面上に電極ペーストを印刷して所定のパターン形状の内部電極１２となる導電膜を形成する（ステップＳ１６、Ｓ１７）。次いで、その内部電極１２の位置が所定の位置関係になるようにパンチングされたセラミックグリーンシートを積層（仮スタック）する（ステップＳ１８）。
【００４２】
そして、セラミックグリーンシートの積層体を積層機（プレス）に掛けて、そのグリーンシートの動的粘弾性測定による損失正接が最大となる温度よりも３０℃程度高い積層温度で圧着（ラミネート）させる（ステップＳ１９）。
【００４３】
この後には、一般的な製造工程と同様に、その積層したセラミックグリーンシートを所望の形状（サイズ）になるように切断して脱バインダー処理を行った後に焼成する（ステップＳ２０〜Ｓ２２）。次いで、その焼成品のセラミック磁性体層１１内の内部電極１２に導通するように端子電極ペーストを塗布して端子電極１３を形成し（ステップＳ２３、Ｓ２４）、その端子電極１３の焼付けと共に（ステップＳ２５）、半田付け性を確保するためのめっきを行った後に（ステップＳ２６）、電気特性などのテストを行って（ステップＳ２７）、製品とする。これにより、積層不良の少ない積層セラミックインダクタ１０を製造することができる。
【００４４】
尚、上記実施形態は本発明の実施例の一態様を述べたもので、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、成形したセラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定することにより、その動的粘弾性測定から得られる損失正接を、そのセラミックグリーンシートの物性の指標にすることができる。例えば、その動的粘弾性測定による損失正接が最大となる温度よりも３０℃±５℃だけ高い積層温度で、そのセラミックグリーンシートを加温圧着して積層することにより、欠陥なく積層状態にすることができる。したがって、積層セラミック部品を作製するのに最適なセラミックグリーンシートの積層条件を迅速かつ容易に決定することができ、これにより、積層不良の少ない積層セラミック部品の製造方法および積層セラミック部品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層セラミック部品の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る積層セラミック部品の製造方法の一実施形態を示すフロー図である。
【図３】その製造条件を決定する際のセラミックグリーンシートのある組成での特性を示すグラフである。
【図４】その製造条件を決定する際のセラミックグリーンシートのある組成での特性を示すグラフである。
【図５】本発明に係る積層セラミック部品の製造方法の一実施形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０　　積層セラミックインダクタ
１１　　セラミック磁性体層
１２　　内部電極
１３　　端子電極
【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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