(57)【要約】【課題】乾燥によってセラミックシートが収縮し、厚くなるのを抑制し、大きな静電容量を有するセラミック電子部品を提供することを目的とする。【解決手段】支持台１１上にセラミックシートと内部電極とが交互に積層された積層体を得る。次に、支持台１１ごと積層体１０を複数個積み重ねたものを鉄板１４ａ，１４ｂで挟み込み、ねじ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄで固定し、乾燥炉１５で乾燥させる。このとき積層体１０は上下面を鉄板１４ａ，１４ｂで押さえつけられているためほとんど面方向に収縮しない。その後、積層体１０を切断し、焼成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と樹脂と無機粉末を含有するセラミックシートと内部電極とを積層した積層体の面方向の収縮を抑制しつつ乾燥する第１の工程と、次に前記積層体を切断した後焼成する第２の工程とを有するセラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
第１の工程は、積層体の上下面を前記積層体の厚み方向に加圧しながら乾燥する請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
積層体上下面の加圧は、剛性を有する板で前記積層体を挟むとともに、前記板にばね性を持たせるようにするものである請求項２に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
板の固定部は、積層体角部からほぼ等間隔の位置に存在する請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
板の積層体と接する面には防腐処理が施されている請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
板の積層体と接する部分は剛体で形成されるとともに、外周部はばね性を有する物質で形成されたものである請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
積層体と板との間には前記積層体側に離型層を有する樹脂フィルムを介在させる請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項８】
乾燥は積層体を加熱し、液体を蒸発させることにより行い、前記液体を蒸発させた後は、前記積層体よりも熱伝導性に優れた物質へ放熱させることにより前記積層体の冷却を行う請求項２に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項９】
積層体の放熱は板の両側に１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する物質へ放熱させる請求項８に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１０】
乾燥は加熱し、液体を蒸発させることにより行い、前記液体を蒸発させた後は、降温速度２０℃／分以下で冷却する請求項１に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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のセラミック電子部品の製造方法について説明する。
【０００３】
まず、無機粉末に有機バインダ、可塑剤、溶剤などを混合して、セラミックシートを作製する。
【０００４】
次に、セラミックシート上に金属ペーストを所望の形状に塗布し、内部電極を作製する。
【０００５】
次に、このシートを十分に乾燥したのち、次のセラミックシートを重ねる。この工程を繰り返すことによって所望の積層数の積層体を作製する。
【０００６】
次に、例えば金属ペーストの溶剤分が水などの場合は上記工程では積層体中の溶剤を完全に除去できないため、乾燥炉中で１３０℃で４時間の乾燥を行い、積層体中の水分を完全に除去する。
【０００７】
その後、積層体を所望の形状に切断し、焼成した後、外部電極を形成する。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平２−２７０３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記方法によると、積層体に拘束力を加えず自由に収縮できる状態で乾燥すると面方向に収縮してしまい、セラミックシートにおいて単位面積当たりの無機粉末量が多くなる。しかし焼成後のセラミックシートの密度はほぼ一定の値となるため、焼成後のセラミックシートの厚みが面方向に収縮しないセラミックシートと比較すると厚くなるという現象が生じる。
【００１０】
従って、セラミックシートの厚みが厚くなる分、１層当たりの静電容量が低下、つまり完成したコンデンサの静電容量が大きく低下することとなる。
【００１１】
そこで、本発明は、乾燥によってセラミックシートが収縮し、厚くなるのを抑制し、大きな静電容量を有するセラミック電子部品を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、積層体の面方向の収縮を抑制しつつ乾燥するものであり、乾燥にともなう面方向の収縮を抑制し、乾燥後のセラミックシートが厚くなることを抑制することができるため、静電容量の大きなセラミック電子部品を得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、積層体の上下面を加圧しながら乾燥させるものであり、面方向の収縮を全体的に抑制し、積層体全体にわたって乾燥収縮によるセラミックシートの厚み増加を抑制することができ、静電容量の大きなセラミック電子部品を得ることができる。また、温度、湿度、加圧力等の積層条件の変動による積層体のばらつきを修正し、静電容量ばらつきの小さなセラミック電子部品を得ることができる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、積層体上下を剛性を有する板で挟むとともにこの板にばね性を持たせるようにすることにより、面方向の収縮を抑制し、乾燥収縮によってセラミックシートが厚くなることを抑制することができ、静電容量の大きなセラミック電子部品を得ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、特に、板の固定部は積層体角部からほぼ等間隔の位置に存在するものであり、最も変形しやすい積層体角部の変形を抑制することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、特に、板の積層体と接する面には防腐処理が施されているものであり、積層体から発生する蒸気により板が腐食するのを抑制し、積層体への加重を均一に行うことができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、特に、板の積層体と接する部分は剛体で形成されるとともに、外周部はばね性を有する物質で形成されたものであり、積層体と接している部分は剛体で形成されているため平面形状を保持しつつ、外周部はばね性を有する物質で形成されているため積層体中の溶剤が除去される際の体積収縮に対し厚み方向への負荷を持続したまま乾燥することができる。このことにより面方向の収縮を抑制し、乾燥収縮によってセラミックシートが厚くなることを抑制することができ、静電容量の大きなセラミック電子部品を得ることができる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、特に、積層体と板との間には前記積層体側に離型層を有する樹脂フィルムを介在させるものであり、乾燥時に積層体中の樹脂成分が軟化して接着性を増すことにより、板に積層体が接着するのを抑制することができ、積層体への荷重を均一に行うことができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、特に、乾燥は加熱し、液体を蒸発させることにより行い、前記液体を蒸発させた後は前記積層体よりも熱伝導性に優れた物質へ放熱させることにより前記積層体の冷却を行うものであり、効率良く冷却できるため、生産性を向上させることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、特に、積層体からの放熱は１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を持つ物質と接触させることにより放熱を行うものであり、積層体全体にわたって均一な冷却が実現でき、積層体の熱歪みを小さくし、焼成後のセラミック電子部品の構造欠陥などの不具合を防止することができる。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、特に、乾燥は加熱し、セラミックシート中の溶剤（または水）などの液体を蒸発させることにより行い、前記液体を蒸発させた後は、降温速度２０℃／分以下で冷却するものであり、積層体に熱ストレスが蓄積するのを抑制し、熱歪みによるクラックの無いセラミック電子部品を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、乾燥によってセラミックシートが収縮し、厚くなるのを抑制することにより、大きな静電容量を有するとともに、静電容量のばらつきの小さなセラミック電子部品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施の形態）
以下、一実施の形態を用いて本発明の請求項１〜１０について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１、図２は本実施の形態における積層体の乾燥工程を説明するための断面図及び上面図であり、１０は積層体、１１はステンレス製の支持台、１２はポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴフィルムとする）、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄはねじ、１４ａ，１４ｂは鉄板、１５は乾燥炉である。
【００２６】
図３は本実施の形態における積層セラミックコンデンサ３１の一部切欠断面斜視図であり、３２はセラミック誘電体層、３３は内部電極、３４は外部電極である。
【００２７】
まずチタン酸バリウム等の無機粉末に、バインダとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてジブチルフタレート、溶剤として酢酸ブチルを混合し、スラリー化した後、ドクターブレード法を用いてベースフィルム上にセラミックシートを形成し、乾燥する。
【００２８】
次に、このセラミックシート上にニッケルペーストを用いてスクリーン印刷などにより所望の形状の内部電極３３を形成し、乾燥する。ニッケルペーストには、ニッケル粉末、溶剤、有機バインダが含まれている。溶剤としては、脂肪族ナフサ、芳香族ナフサ、テルピネオール、純水等がある。
【００２９】
次に、支持台１１上に発泡シート（図示せず）を介して複数枚セラミックシートを積層後、内部電極を設けたセラミックシートを内部電極がセラミックシートに接するように貼り合わせて加圧及び加熱後、ベースフィルムを剥離して転写する。
【００３０】
この工程を所望の回数繰り返した後、再びセラミックシートを複数枚積層することによって切断前の積層体を得る。
【００３１】
なお、発泡シートは、積層体１０と支持台１１との分離を容易にするためのものである。
【００３２】
積層体は、上記方法の他に、たとえば空孔率が１０〜６０％の多孔質のセラミックシートに内部電極を直接印刷し、接着剤を用いてセラミックシート同士を貼り合わせて積層することでも得ることができる。この場合、セラミックシートが内部電極や接着剤の溶剤成分をより多く吸収するため、積層体中に含まれる溶剤量が０．１〜１０ｗｔ％となり、乾燥収縮による影響を受けやすくなる。
【００３３】
この後、図１に示すように、支持台１１ごと積層体１０を複数個、ＰＥＴフィルム１２を積層体と支持台１１の間に介在させて積み重ねたものを表面に防腐処理を施した厚み１０ｍｍ以上の鉄板１４ａ，１４ｂで挟み込み、ねじ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄで固定する。ねじ１３ａ〜１３ｄで固定した状態においても鉄板１４ａ，１４ｂはばね性を有するようにする。
【００３４】
積層後の積層体の乾燥収縮は、積層体を保持する拘束力がなくなった時点から開始するため、積層後から鉄板に挟んで固定するまでの時間はできるだけ短い方が良く、好ましくは１０分以内で行うのが良い。あるいは、積層体を発泡シートを介して支持体に固定した状態で鉄板に挟んで固定することにより乾燥収縮の影響を受けなくてすむ。
【００３５】
鉄板１４ａ，１４ｂを選んだ理由は、剛性が高い上、熱容量が大きく熱伝導性に優れているためである。また剛性を確保するためには厚みが１０ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３６】
また、このように鉄板１４ａ，１４ｂで挟んで加圧する場合、積層体１０の角部には他の部分よりも大きな力が加わり損傷しやすい。従って、図２に示すように、隣接する積層体１０の角部からほぼ等距離の位置を固定することが望ましい。また、積層体１０全体が均一に加圧されるように、４ヶ所以上ねじ止めすることが望ましい。
【００３７】
このねじ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは積層体１０の上下方向の収縮に合わせて鉄板１４ａ，１４ｂの間の距離が小さくなるようにするものであり、そのため積層体１０の面方向の収縮を抑制することができる。
【００３８】
このとき、積層体１０に上下面方向から５×１０4〜３００×１０4Ｐａの圧力が加わるようにすることが好ましい。なぜなら、５×１０4Ｐａ未満では乾燥時の面方向の収縮を抑制することが困難で、３００×１０4Ｐａを超えると積層体が過度に加圧されて損傷してしまう可能性があるからである。
【００３９】
次いで、鉄板１４ａ，１４ｂで固定した積層体１０を、室内温度１３０℃の乾燥炉１５に、４時間入れて積層体１０中の溶剤を蒸発させる。乾燥時、積層体１０は、常に上述した圧力で上下方向より鉄板１４ａ，１４ｂで加圧されているため、面方向にはほとんど収縮しない。
【００４０】
ここでは、乾燥は大気圧中で行ったが、減圧下において低温で行ってもよい。たとえば、１０Ｔｏｒｒ以下、４０℃、２時間で同様の効果を得ることができる。
【００４１】
乾燥後、鉄板１４ａ，１４ｂよりも熱伝導性の高い銅板などに鉄板１４ａ，１４ｂを接触させて、積層体１０を冷却する。このとき積層体１０の冷却速度は２０℃／分よりも速くならないようにする。２０℃／分を超えると、積層体１０に熱ストレスが蓄積し、熱応力によるクラックが発生しやすくなるからである。積層体１０の温度が常温になれば、鉄板１４ａ，１４ｂをはずす。
【００４２】
ここで、鉄板を接触させるのは、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の物体が好ましく、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ未満では冷却過程における積層体周辺部と中心部の温度差が大きくなり、積層体に熱歪みが生じ、その後の焼成において構造欠陥が発生する要因となる場合がある。
【００４３】
熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の物体としては、金属や有機物、無機物でもかまわないが、金属としては上記のように銅板（熱伝導率は約４００Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミニウム（熱伝導率は約２４０Ｗ／ｍ・Ｋ）などがあげられ、金属以外ではグラファイト（熱伝導率は約１５０〜８００Ｗ／ｍ・Ｋ）などがある。
【００４４】
また、上記方法の他に、鉄板そのものにばね性をもたせなくても、鉄板の上面あるいは下面にばねを取り付けることで、同様の効果を持たせることも可能である。
【００４５】
次に、積層体１０を所望の形状に切断し、大気中、３５０℃にて脱脂を行った後、窒素、水素からなる還元雰囲気中１３００℃で焼成する。この焼成によりチタン酸バリウムを主成分とするセラミック誘電体層３２とニッケルを主成分とする内部電極３３からなる焼結体を得る。
【００４６】
次いで、焼結体の端面に外部電極３４を形成して図３に示すような積層セラミックコンデンサ３１を得る。
【００４７】
このようにして作製した積層セラミックコンデンサは、セラミックシートの面方向への乾燥収縮を抑制しているため、従来と同じ厚みのセラミックシートを用いた場合、セラミック誘電体層３２一層当たりの厚みを従来よりも薄くすることができ、静電容量の大きなコンデンサを得ることが可能となる。
【００４８】
なお、上記実施の形態においては、支持台１１上に形成した積層体１０をＰＥＴフィルム１２を介して複数積み重ねたものを鉄板１４ａ，１４ｂで挟んで乾燥したが、鉄板１４ａ，１４ｂに挟む積層体１０の数はいくつでも構わない。
【００４９】
しかし、ＰＥＴフィルム１２が厚いと熱伝導性が低下する上、積層体１０の面方向の圧力バランスがくずれ、乾燥後の積層体１０の厚みばらつきが大きくなり、コンデンサの静電容量のばらつきも大きくなる可能性がある。
【００５０】
従って、ＰＥＴフィルム１２はできるだけ薄い方が好ましく、具体的には４０μｍ以下のものを用いることが好ましい。
【００５１】
また複数枚重ねる場合は、熱の分布を均一にするために、２〜３枚に１枚の割合でヒーターの入った鉄板を挟むことが好ましい。
【００５２】
上記実施の形態においては、乾燥による収縮を防止するため積層体の上下面を鉄板で挟んで乾燥したが、例えば積層体を中空の矩形形状や正方形状の枠体に固定して乾燥収縮を防止しつつ乾燥することも可能である。
【００５３】
この場合には積層体の主要部分は鉄板などの板に覆われていないため、より均一な状態で乾燥を行うことができ、焼成後の構造欠陥の発生を防止することができる。
【００５４】
なお、この場合に積層体を固定するために使用する領域としては、積層体の周辺部２０〜３０ｍｍを用いればよい。
【００５５】
これは、通常セラミックシートの周辺部は積層時の位置あわせのためのマーカーを印刷するスペースであったり、また印刷精度や印刷にじみの観点から内部電極が印刷されない領域であり、その後の切断工程において除去される部分であるため、枠で固定することにより変形などの影響を受けたとしても製品には反映されないためである。
【００５６】
また、乾燥による収縮を防止するため積層体の上下面を挟んで加圧する鉄板は、上記実施の形態では平坦な板状のものを使用したが、必ずしも平坦である必要はなく、例えば板の平面方向の縦方向もしくは横方向のいずれか一方向に適度な曲率を持つ板や、面方向に曲面を持つ板で挟んでもよい。
【００５７】
さらに上記実施の形態においては積層セラミックコンデンサを例に説明したが、セラミックシートと内部電極を交互に積層するような積層バリスタ、積層基板など積層型のセラミック電子部品においては同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかる電子部品の製造方法では、乾燥によってセラミックシートが収縮し、厚くなるのを抑制し、大きな静電容量を有するとともに、静電容量のばらつきの小さなセラミック電子部品を提供することができ、セラミックシートと内部電極を交互に積層する積層セラミックコンデンサや積層バリスタ、積層基板など積層構造を持つ電子部品に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施の形態における積層体の乾燥工程を説明するための断面図
【図２】同上面図
【図３】本発明の一実施の形態における積層セラミックコンデンサの一部切欠断面斜視図
【符号の説明】
【００６０】
１０  積層体
１１  支持台
１２  ＰＥＴフィルム
１３ａ  ねじ
１３ｂ  ねじ
１３ｃ  ねじ
１３ｄ  ねじ
１４ａ  鉄板
１４ｂ  鉄板
１５  乾燥炉
３１  積層セラミックコンデンサ
３２  誘電体層
３３  内部電極
３４  外部電極
【図１】
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【図２】
2004172591.tif 000004
【図３】
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