(57)【要約】【課題】積層セラミックコンデンサなどのセラミック積層体における被脱脂物の脱脂方法に関し、脱脂時の端面クラックの発生を抑制でき、かつ、セラミック積層体が脆くならない。【解決手段】可塑剤を含む有機成分を含有する未焼成のセラミック層が複数積層されてなるセラミック積層体を準備する第１工程と、前記セラミック積層体に対して積層方向に圧縮応力を加えながら加熱を行い、前記可塑剤を脱脂する第２工程と、前記セラミック積層体に対して圧縮応力を加えずに加熱を行い、残りの有機成分を脱脂する第３工程とを備えるものである。【選択図】  図１
2004339011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑剤を含む有機成分を含有する未焼成のセラミック層が複数積層されてなるセラミック積層体を準備する第１工程と、
前記セラミック積層体に対して積層方向に圧縮応力を加えながら加熱を行い、前記可塑剤を脱脂する第２工程と、
前記セラミック積層体に対して圧縮応力を加えずに加熱を行い、残りの有機成分を脱脂する第３工程と、
を備えることを特徴とするセラミック積層体の脱脂方法。
【請求項２】
前記セラミック積層体はマザー積層体であり、
前記第２工程終了後に、前記セラミック積層体を積層方向にカットしてチップ単位のセラミック積層体を切り出し、
前記チップ単位のセラミック積層体に対して圧縮応力を加えずに加熱を行い、残りの有機成分を脱脂することを特徴とする、請求項１に記載のセラミック積層体の脱脂方法。
【請求項３】
前記第２工程において、前記セラミック積層体の積層方向における端面に耐熱ラバーを当接させ、前記耐熱ラバーを前記セラミック積層体の積層方向に押圧することにより、圧縮応力を加えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセラミック積層体の脱脂方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記セラミック積層体を粉体層中に埋設し、前記粉体層を前記セラミック積層体の積層方向に押圧することにより、圧縮応力を加えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセラミック積層体の脱脂方法。
【請求項５】
前記第２工程において、前記セラミック積層体の積層方向における端面に通気性治具を当接させ、前記通気性治具を前記セラミック積層体の積層方向に押圧することにより、圧縮応力を加えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のセラミック積層体の脱脂方法。
【請求項６】
有機成分を含有する積層された複数の未焼成のセラミック層と、前記未焼成のセラミック層の層間に形成された未焼成の内部電極パターンと、を備えるマザー積層体を準備する第１工程と、
前記マザー積層体を積層方向にカットして、前記セラミック層の平面方向における端面に前記内部電極パターンの端部が露出したチップ単位のセラミック積層体を切り出す第２工程と、
前記セラミック積層体の積層方向における端面の中央近傍に対して前記セラミック積層体の積層方向に圧縮応力を加えずに、
かつ、前記内部電極パターンの露出した端部に対して前記セラミック積層体の積層方向に圧縮応力が加わるように、前記セラミック積層体の積層方向における端面の外周部に対して前記セラミック積層体の積層方向に圧縮応力を加えながら加熱を行い、前記有機成分を脱脂する第３工程と、
を備えることを特徴とするセラミック積層体の脱脂方法。
【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などの電子部品となるセラミック積層体の脱脂方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層セラミックコンデンサなどのセラミック積層体を製造する工程においては、セラミック積層体を加熱制御することにより、有機成分である可塑剤や有機バインダをセラミック積層体から離脱させる脱脂処理が施されている。
【０００３】
しかし、大容量の積層セラミックコンデンサのセラミック積層体は脱脂性が悪く、脱脂後にコンデンサ端面にクラック（デラミネーション）が発生するという問題があった。すなわち、図９に示すように、積層セラミックコンデンサのセラミック積層体１００は、その両端にそれぞれ交互に積層してなる電極１０１が露出し、端面クラック１０２は、露出した電極１０１に沿って積層体端面に発生する。
【０００４】
この端面クラック１０２は、脱脂時に積層体内部から発生する応力によって発生し、端面部分に内部応力以上の圧縮応力を外部から与えることにより、端面クラック１０２の発生を抑制できる。
【０００５】
そこで、端面クラック１０２の発生を抑制できる脱脂処理の具体例として、セラミック積層体を積層方向に加圧しながら脱脂する方法（例えば、特許文献１，２参照）が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−９７２７５号公報
【特許文献２】
特開平９−２３７９７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
セラミック積層体の端面に発生する端面クラック１０２は、セラミック積層体に含まれる有機成分の中でも、特に、可塑剤と深く関係している。すなわち、可塑剤を離脱させる際に、セラミック積層体を積層方向に加圧することが重要となる。
【０００８】
しかし、従来の脱脂方法では、可塑剤を離脱させる時のみならず、その後の有機バインダを離脱させる熱処理工程でも継続して加圧している。このため、セラミック積層体が脆くなるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、脱脂時の端面クラックの発生を抑制でき、かつ、セラミック積層体が脆くならないセラミック積層体の脱脂方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック積層体の脱脂方法は、可塑剤を含む有機成分を含有する未焼成のセラミック層が複数積層されてなるセラミック積層体を準備する第１工程と、前記セラミック積層体に対して積層方向に圧縮応力を加えながら加熱を行い、前記可塑剤を脱脂する第２工程と、前記セラミック積層体に対して圧縮応力を加えずに加熱を行い、残りの有機成分を脱脂する第３工程とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
セラミック積層体としては、チタン酸バリウムなどが素材として適宜使用される。
【００１２】
有機成分である可塑剤としては、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）、ＳＡＩＢ、ＤＢＰ、ポリエチレングリコール、グリセリン、ジイソデシルフタレート、ジエチルフタレート、パラフィン、ワックス、脂肪酸エステルなどが適宜使用される。
【００１３】
有機成分である有機バインダとしては、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、ＰＶＡ、ＰＶＡｃ、ＥＶＡ、ポリアクリレート、セルロースアセテートなどが適宜使用される。
【００１４】
本発明のセラミック積層体の脱脂方法によると、セラミック積層体に、積層方向に圧縮応力を加えながら可塑剤を脱脂するので、脱脂時の端面クラックの発生を抑制でき、かつ、残りの有機成分を圧縮応力を加えずに脱脂するので、セラミック積層体が脆くなるのを防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について、図１および図２を用いて説明する。
【００１６】
図１はセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の斜視図、図２はセラミック積層体の有機バインダの脱脂工程の斜視図を示している。
【００１７】
本実施の形態のセラミック積層体の脱脂方法は、積層セラミックコンデンサのチップに製造されるセラミック積層体に、積層方向に圧縮応力を加えながら可塑剤を脱脂することを特徴とするものである。
【００１８】
１０は積層セラミックコンデンサのチップ単位からなるセラミック積層体であり、可塑剤や有機バインダからなる有機成分を含む部品素材となるセラミック絶縁層と、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに交互に露出するように配置された内部電極層１２とが交互に積層形成されている。
【００１９】
積層セラミックコンデンサとして完成したものにおいては、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに露出した各電極１２に電気的に接続される外部端子（図示せず）が設けられる。
【００２０】
脱脂工程について具体的に説明する。まず、図１に示すように、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂにおいて、セラミック積層体１０の下面を各々台１３にて受けると共に、上面に錘１４を載せてセラミック積層体１０の積層方向に圧縮応力Ｐを加える。台１３ならびに錘１４は、耐熱材にて形成されている。このように、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに、それぞれ錘１４にて圧縮応力Ｐを加えながら大気圧中にて室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。この可塑剤の脱脂については、セラミック積層体１０から可塑剤が離脱する温度に対応させて行ってもよいし、他の有機バインダよりも低温でセラミック積層体１０から離脱することからそのセラミック積層体１０の重量変化に対応させて行ってもよい。後述する各実施の形態においても同様である。
【００２１】
さらに、室温に戻して、セラミック積層体１０を、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、残りの有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないでサヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、残りの有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００２２】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００２３】
このように構成されたセラミック積層体の脱脂方法によると、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに錘１４を載せ、積層方向に圧縮応力Ｐを加えながら可塑剤を脱脂するので、端面クラックが発生しない。特に、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに圧縮応力Ｐを加えるので、両端１０ａ，１０ｂに露出した内部電極層１２部分から端面クラックが発生するのを防止できる。
【００２４】
また、圧縮応力Ｐを加えずに残りの有機成分を脱脂するので、セラミック積層体１０が脆くなるのを防止できる。
【００２５】
また、セラミック積層体１０から有機バインダを除去する際、圧縮応力Ｐを加えないため、セラミック積層体１０を整列させる必要がなく、量産性に優れる。
【００２６】
なお、有機バインダを脱脂する際に積層方向での圧縮応力を加えても積層電子部品の品質等において特に問題がなければ、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに、錘１４にて圧縮応力Ｐを加えながら、可塑剤ならびに有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態の変形例について、図３を用いて説明する。
【００２８】
図３は、セラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の斜視図を示している。
【００２９】
脱脂工程について具体的に説明する。セラミック積層体１０の積層方向両端面である上下面全面を耐熱ラバー２０，２１にて当接させた状態で覆い、セラミック積層体１０の上面の耐熱ラバー２０上に錘２３を載せる。錘２３を載せることにより、セラミック積層体１０の上下面は、それぞれ耐熱ラバー２０，２１内に嵌り込み、セラミック積層体１０の全面に積層方向の圧縮応力Ｐが加わる。このように、錘２３にて圧縮応力Ｐを加えながら大気圧中にて室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で１０分間キープを設け、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。
【００３０】
さらに、室温に戻して、セラミック積層体１０を、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないで、サヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００３１】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００３２】
このように構成されたセラミック積層体の脱脂方法においても、図１および図２に示した例と同様の効果が得られる。
【００３３】
さらに、耐熱ラバー２０，２１にて、容易にセラミック積層体１０の全面に均等に圧縮応力Ｐを加えることができる。
【００３４】
なお、セラミック積層体１０の積層方向端面の片面のみに耐熱ラバーを当接し、耐熱ラバーを積層方向に押圧してセラミック積層体１０に圧縮応力を加えるようにしてもよい。
【００３５】
本発明の第１の実施の形態の他の変形例について、図４を用いて説明する。
【００３６】
図４は、セラミック積層体の脱脂工程の断面図を示している。
【００３７】
脱脂工程について具体的に説明する。容器３０内に例えば平均粒径１μｍのアルミナ粉末３１を入れ、セラミック積層体１０を整列させて埋設する。アルミナ粉末３１上に錘３２を載せて、積層方向に圧縮応力Ｐを加える。このように、錘２３にて圧縮応力Ｐを加えながら室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で１０分間キープを設け、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。
【００３８】
さらに、室温に戻して、セラミック積層体１０を、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないで、サヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００３９】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００４０】
このように構成されたセラミック積層体の脱脂方法においても、図３に示した例と同様の効果が得られる。
【００４１】
各セラミック積層体１０を整列させてアルミナ粉末３１に埋設してあるので、各セラミック積層体１０に積層方向に圧縮応力Ｐを加えることができる。
【００４２】
なお、セラミック積層体１０の個数や並べ方は特に限定されるものではなく、アルミナ粉末３１を介して複数段に積層してもよい。
【００４３】
本発明の第２の実施の形態について、図５を用いて説明する。
【００４４】
図５は、セラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の断面図を示している。
【００４５】
本実施の形態のセラミック積層体の脱脂方法は、積層セラミックコンデンサのマザー積層体からなるセラミック積層体に、積層方向に圧縮応力を加えながら可塑剤を脱脂することを特徴とするものである。
【００４６】
５０は、カットすることで積層セラミックコンデンサのチップに製造されるセラミック積層体が得られるマザー積層体からなるセラミック積層体であり、可塑剤や有機バインダからなる有機成分を含むセラミック絶縁層と、内部電極層とを交互に積層して構成されている。
【００４７】
脱脂工程について具体的に説明する。カット前のセラミック積層体５０の積層方向両端面である上下面全面を耐熱ラバー６０，６１にて覆い、セラミック積層体５０の上面の耐熱ラバー６０上に錘６２を載せる。錘６２を載せることにより、セラミック積層体５０の上下面は、それぞれ耐熱ラバー６０，６１内に嵌り込み、セラミック積層体５０の全面に積層方向の圧縮応力Ｐが加わる。このように、錘６２にて圧縮応力Ｐを加えながら大気圧中にて室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で３０分間キープを設け、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。
【００４８】
その後、室温に戻すよう冷却して、ダイサーによりセラミック積層体５０をチップ形状にカットする。このチップを、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないで、サヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００４９】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００５０】
このように構成されたマザー積層体の脱脂方法によると、カット前のセラミック積層体５０に積層方向に圧縮応力Ｐを加えながら可塑剤を脱脂するので、端面クラックが発生しない。
【００５１】
また、カット後、圧縮応力Ｐを加えずに残りの有機成分を脱脂するので、チップ単位のマザー積層体が脆くなるのを防止できる。
【００５２】
また、カット後のマザー積層体を焼成して有機バインダを除去する際、圧縮応力Ｐを加えないため、チップ単位のマザー積層体を整列させる必要がなく、量産性に優れる。
【００５３】
また、カット前のセラミック積層体５０に積層方向に圧縮応力Ｐを加えながら可塑剤を脱脂するので、チップ単位のマザー積層体１個ずつ圧縮応力Ｐを加える場合に比べ、加圧し易く、脱脂作業が容易に行える。
【００５４】
さらに、カット前のセラミック積層体５０を加圧して可塑剤のみを除去し、その後カットして有機バインダを除去する。すなわち、セラミック積層体５０を加圧焼成して有機バインダを除去した場合、セラミック積層体５０が硬くなり、カットし難くなるが、加圧焼成して有機バインダを除去する前にカットするので、カットが円滑に行える。
【００５５】
なお、セラミック積層体５０の積層方向端面の片面のみに耐熱ラバーを設け、耐熱ラバーを積層方向に押圧してセラミック積層体５０に圧縮応力を加えるようにしてもよい。
【００５６】
また、マザー積層体からなるセラミック積層体５０を加圧して可塑剤を除去する際、カット後に不要となるセラミック積層体５０の外周部等のみに圧縮応力Ｐを加えても効果がなく、カット後のチップ端面に相当するクラック発生部位に圧縮応力Ｐを加える必要がある。よって、マザー積層体からなるセラミック積層体５０に圧縮応力Ｐを加える際には、積層方向端面の全面に加えることが容易で望ましい。
【００５７】
本発明の第２の実施の形態の変形例について、図６を用いて説明する。
【００５８】
図６は、セラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の断面図を示している。
【００５９】
脱脂工程について具体的に説明する。容器７０内に例えば平均粒径１μｍのアルミナ粉末７１を入れ、セラミック積層体５０を埋設する。アルミナ粉末７１上に錘７２を載せて、積層方向に圧縮応力Ｐを加える。このように、錘７２にて圧縮応力Ｐを加えながら室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で３０分間キープを設け、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。
【００６０】
その後、室温に戻すよう冷却して、ダイサーによりセラミック積層体５０をチップ形状にカットする。このチップ単位のセラミック積層体を、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないで、サヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００６１】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００６２】
このように構成されたセラミック積層体の脱脂方法においても、図５に示した例と同様の効果が得られる。
【００６３】
本発明の第３の実施の形態について、図７を用いて説明する。
【００６４】
図７は、セラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の斜視図を示している。
【００６５】
脱脂工程について具体的に説明する。セラミック積層体５０の上面に通気性治具となる金属メッシュ錘８０を載せて、積層方向に圧縮応力Ｐを加える。このように、金属メッシュ錘８０にて圧縮応力Ｐを加えながら室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で１５分間キープを設け、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。
【００６６】
その後、室温に戻すよう冷却して、ダイサーによりセラミック積層体５０をチップ形状にカットする。このチップを、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないで、サヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００６７】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００６８】
このように構成されたセラミック積層体の脱脂方法においても、図５に示した例と同様の効果が得られる。
【００６９】
さらに、通気性を有した金属メッシュ錘８０を用いることにより、短時間で可塑剤を離脱させることができる。
【００７０】
本発明の第３の実施の形態の変形例について、図８を用いて説明する。
【００７１】
図８は、セラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の断面図を示している。
【００７２】
脱脂工程について具体的に説明する。セラミック積層体５０の上下面を通気性治具となる通気性セラミックス９０，９１にて挟み込み、上面の通気性セラミックス９０の重さによってセラミック積層体５０の積層方向全面に圧縮応力Ｐを加える。通気性セラミックス９０，９１は、セラミックスに多数の開気孔を形成したものである。このように、通気性セラミックス９０にて圧縮応力Ｐを加えながら室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分で１８０℃まで昇温し、１８０℃で１５分間キープを設け、可塑剤含有量に相当する重量減少率３ｗｔ％まで脱脂する。
【００７３】
その後、室温に戻すよう冷却して、ダイサーによりセラミック積層体５０をチップ形状にカットする。このチップを、図２に示す通常の荷姿、すなわちサヤ１５に載置した状態で、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂する。なお、室温に戻さないで、サヤ１５に載置した状態にして、昇温速度１℃／分で３００℃まで昇温して、有機バインダからなる成形用有機成分を脱脂してもよい。
【００７４】
なお、脱脂不良は発生しなかった。
【００７５】
このように構成されたセラミック積層体の脱脂方法においても、図７に示した例と同様の効果が得られる。
【００７６】
なお、セラミック積層体５０の積層方向端面の片面のみに通気性治具を当接し、通気性治具を積層方向に押圧してセラミック積層体５０に圧縮応力を加えるようにしてもよい。また、積層セラミックコンデンサのチップ単位のセラミック積層体の積層方向端面の少なくとも一方の面に通気性治具を当接し、通気性治具を積層方向に押圧してセラミック積層体に圧縮応力を加えるようにしてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
本発明のセラミック積層体の脱脂方法によれば、脱脂時の端面クラックの発生を抑制でき、かつ、セラミック積層体が脆くならないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるセラミック積層体の有機バインダの脱脂工程の斜視図
【図３】本発明の第１の実施の形態の変形例におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の斜視図
【図４】本発明の第１の実施の形態の他の変形例におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態の変形例におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の斜視図
【図８】本発明の第３の実施の形態の変形例におけるセラミック積層体の可塑剤の脱脂工程の側面図
【図９】従来例のセラミック積層体の端面クラックの発生の様子を示す斜視図
【符号の説明】
１０，５０    セラミック積層体
１０ａ，１０ｂ    端部
１４，２３，３２，６２，７２    錘
８０    金属メッシュ錘（通気性治具）
９０，９１    通気性セラミックス（通気性治具）
Ｐ    圧縮応力
【図１】
2004339011.tif 000003
【図２】
2004339011.tif 000004
【図３】
2004339011.tif 000005
【図４】
2004339011.tif 000006
【図５】
2004339011.tif 000007
【図６】
2004339011.tif 000008
【図７】
2004339011.tif 000009
【図８】
2004339011.tif 000010
【図９】
2004339011.tif 000011