(57)【要約】【課題】約１００μｍ以下の薄肉セラミック板にも適用可能なクラックの発生のない、誘電体や圧電体等の電子部品に使用される薄肉セラミック板の製造方法を提供する。【解決手段】セラミック粉末と有機樹脂バインダーを含む薄肉セラミック板用の第一のグリーンシート１２と前記セラミック粉末と反応しにくいセラミック粉末と有機樹脂バインダーを含む薄肉セラミック板との溶着防止用の第二のグリーンシート１１を積層圧着した積層体１０を脱脂・焼成して焼結体とし、その焼結体から薄肉セラミック板を剥離して得る製造方法において、前記第一のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｐ）と前記第二のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｑ）は、『Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度』を満足させることを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末と有機樹脂バインダーを含む第一のグリーンシートを用意する工程と、
第一のグリーンシートに用いられるセラミック粉末と反応しないセラミック粉末と有機樹脂バインダーを含む第二のグリーンシートを用意する工程と、
前記第一のグリーンシートと前記第二のグリーンシートを積層圧着して積層体を得る工程と、
前記積層体を脱脂・焼成して焼結体を得る工程と、
前記焼結体から第一のグリーンシートの焼成セラミックブロックを剥離して薄肉セラミック板を得る工程と、
を備える薄肉セラミック板の製造方法において、
前記第一のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｐ）と前記第二のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｑ）は、Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度を満足するものである、ことを特徴とする薄肉セラミック板の製造方法。
【請求項２】
前記第一のグリーンシートは、その上に内部電極用ペーストをスクリーン印刷にて形成されたものである、ことを特徴とする請求項１に記載の薄肉セラミック板の製造方法。
【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に使用される薄肉セラミック板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、セラミック電子部品に使用される薄肉セラミック板について、クラックの発生を少なくする試みがなされている。
【０００３】
例えば、特開昭５９−５００７９号公報において、セラミックグリーンシート薄板と焼成時にこのセラミックグリーンシート薄板と接着しない程度に分離可能な材料をバインダー中に充填させたシートとを交互に積み重ねたものを、錘による荷重を与えた加圧状態下で焼成する製造方法が開示されている。この方法により、焼結後にクラックの発生のないセラミック薄板を得ようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法で、肉厚が約１００μｍ程度のセラミック薄板を得ようとすると、脱脂時の内部応力により、セラミック薄板にクラックが発生しやすい。主な要因としては、セラミックグリーンシート薄板とそのセラミック薄板との間に挿入するシートを脱脂する際に、両者の熱収縮および膨張挙動の差により、セラミックグリーンシート薄板と層間シートとの間に内部応力が発生するためと考えられる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、肉厚が約１００μｍ以下の薄肉セラミック板にも適用可能なクラックの発生のない、セラミック電子部品に使用される薄肉セラミック板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明における薄肉セラミック板の製造方法は、セラミック粉末と有機樹脂バインダーを含む第一のグリーンシートを用意する工程と、第一のグリーンシートに用いられるセラミック粉末と反応しないセラミック粉末と有機樹脂バインダーを含む第二のグリーンシートを用意する工程と、前記第一のグリーンシートと前記第二のグリーンシートを積層圧着して積層体を得る工程と、前記積層体を脱脂・焼成して焼結体を得る工程と、前記焼結体から第一のグリーンシートの焼成セラミックブロックを剥離して薄肉セラミック板を得る工程と、を備える薄肉セラミック板の製造方法において、前記第一のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｐ）と前記第二のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｑ）は、Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度を満足するものであることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明における薄肉セラミック板の製造方法では、前記第一のグリーンシートは、その上に内部電極用ペーストをスクリーン印刷にて形成されたものを用いてもよい。
【０００８】
本発明の薄肉セラミック板の製造方法において、約１００μｍ程度以下の薄い場合でもクラックの発生がない理由を以下に示す。
【０００９】
薄肉セラミック板用に用いられる第一のグリーンシートおよび薄肉セラミック板との溶着防止用に用いられる第二のグリーンシートは、脱脂過程において、それらのグリーンシートの体積が収縮から膨張に移行する領域を有しており、膨張への移行点はそれらのグリーンシートに含まれる樹脂の熱分解開始温度に依存する。このため、熱分解開始温度が異なる樹脂を有するセラミックシート同士が互いに接する時、昇温過程において低温領域で膨張を開始するセラミックシート側に圧縮応力が発生し、また、高温領域で膨張開始するセラミックシート側には引張り応力が発生する。しかし、『Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度』となる場合では、第一のグリーンシートには引張り応力が生じることはなくなるためと考えられる。このような作用は第三のグリーンシートと第二のグリーンシートの関係でも同様に作用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の製造方法を実施例に基づいて説明する。
【００１１】
［実施例１］
薄肉セラミック板用に用いられる第一のグリーンシートを以下の要領で作製した。
【００１２】
すなわち、１００重量部のチタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと略する）粉末に対し、１０重量部の有機樹脂バインダー、１重量部の分散剤、１５重量部の水を混合してスラリーを作製し、ドクターブレード法により成形して、肉厚２５μｍの第一のグリーンシートを得た。
【００１３】
次に、薄肉セラミック板の溶着防止用に用いられる第二のグリーンシートを以下の要領で作製した。
【００１４】
すなわち、２０重量部のジルコニア粉末、１００重量部の有機樹脂バインダー、および適量の分散剤・可塑剤を混合して、スラリーを作製し、ドクターブレード法により成形して、肉厚１２０μｍの第二のグリーンシートを得た。
【００１５】
なお、上述の第一のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダーと、上述の第二のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダーについては、表１に示すように、３種類の異なる熱分解開始温度を持つアクリル系樹脂を組み合わせて使用した。バインダーＡ、バインダーＢ、およびバインダーＣの熱分解開始温度はそれぞれ、２６０℃、３０５℃、３３０℃である。ここで、熱分解開始温度は、示差熱分析による重量減少の開始温度を示している。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
第一のグリーンシートおよび第二のグリーンシートをそれぞれ１００ｍｍ角にシートカットした。
【００１８】
次に、図１に示すように、第二のグリーンシート１１の上に第一のグリーンシート１２の焼成後肉厚が１００μｍとなるように、所要枚数を積層した。これを１ブロックとして、３ブロック分を積層してから加圧圧着して積層体１０を得た。なお、図１に示したように、積層体１０の最上層にも第二のグリーンシート１１を圧着、積層した。
【００１９】
この積層体１０を１０ｍｍ角にカットした後、図３のように、ＰＺＴ製敷板１４間に積層体１０を置いた状態で焼成匣鉢１５内に並べ、脱脂・焼成して、焼結体を得た。
【００２０】
なお、脱脂・焼成条件は以下の通りである。
脱脂温度：５００℃、脱脂速度：０．１〜１℃／ｍｉｎ、保持時間：１〜５時間
焼成温度：１３００℃以下、昇温速度：１〜５℃／ｍｉｎ、
保持時間：１〜５時間、降温速度：１〜５℃／ｍｉｎ
この焼結体から第一のグリーンシートの焼成セラミックブロックを剥離して、３００枚の薄肉セラミック板を得た。
【００２１】
表１の条件で作製した時に得られた薄肉セラミック板のクラック発生状況を表２に示す。なお、測定サンプルはｎ＝３００で行った。
【００２２】
クラックの有無については、目視確認で判定した。なお、表中の◎は”クラックなし”、△は”一部にクラック発生”、×は”全部にクラック発生”を示している。
【００２３】
【表２】
2004067447.tif 000004
【００２４】
表２から、薄肉セラミック板用の第一のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｐ）と、薄肉セラミック板との溶着防止用の第二のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｑ）が、Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度を満足している場合に、薄肉セラミック板のクラック発生が十分に抑制でき、焼成後の薄肉セラミック板の肉厚が１００μｍでもクラックがないものが得られることがわかった。
【００２５】
しかしながら、試料番号１、２、３、５、６、９のように、第一のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｐ）の熱分解開始温度が、第二のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｑ）の熱分解開始温度と同じもしくは低い場合には、焼成後の肉厚が１００μｍでは、薄肉セラミック板は一部もしくは全てクラックが発生することがわかった。
【００２６】
これは、第一のグリーンシートおよび第二のグリーンシートは、脱脂過程において、これらのグリーンシートの体積が収縮から膨張に移行する領域を有しており、その移行点は各樹脂の熱分解開始温度に依存する。この熱分解開始温度が異なる樹脂を有するグリーンシート同士が互いに接する時、昇温過程では膨張への移行が遅れる第一のグリーンシート側に引っ張り応力が発生するため、クラックに至ったことによると考えられる。
【００２７】
ここで、第一のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｐ）と第二のグリーンシートに用いる有機樹脂バインダー（Ｑ）は、『Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度』を満足するものであるが、一般的な有機樹脂バインダーの場合、熱分解開始温度は２００〜３５０℃付近にあると考えられるため、現実には『Ｐの熱分解開始温度−Ｑの熱分解開始温度』の値は１５０℃以内に収まると考えてよい。
【００２８】
なお、実施例１には、薄肉セラミック板として、圧電セラミック材料を用いたものを示したが、これに限定されることはなく、その他セラミック電子部品に使用されるセラミック材料についても適用可能である。
【００２９】
［実施例２］
薄肉セラミック板用に用いられる第一のグリーンシート、および第二のグリーンシートを以下の要領で作製した。
【００３０】
１００重量部のチタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと略する）粉末に対し、１０重量部の有機樹脂バインダー、１重量部の分散剤、１５重量部の水を混合してスラリーを作製し、ドクターブレード法により成形して、肉厚２５μｍの第一のグリーンシートを得た。
【００３１】
この第一のグリーンシート上に、Ａｇ／Ｐｄ導体を含む内部電極用ペーストをスクリーン印刷にて塗布し内部電極用ペーストが形成された、第一のグリーンシートを得た。
【００３２】
次に、薄肉セラミック板との溶着防止用に用いられる第二のグリーンシートを以下の要領で作製した。
【００３３】
２０重量部のジルコニア粉末、１００重量部の有機樹脂バインダー、および適量の分散剤・可塑剤を混合して、スラリーを作製し、ドクターブレード法により成形して、生肉厚２５μｍの第二のグリーンシートを得た。
【００３４】
なお、上述の内部電極用ペーストが形成された第一のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダーと、上述の第二のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダーについては、実施例１の表１に示すように、３種類の異なる熱分解開始温度を持つアクリル系樹脂を組み合わせて使用した。バインダーＡ、バインダーＢ、およびバインダーＣの熱分解開始温度はそれぞれ、２６０℃、３０５℃、３３０℃である。ここで、熱分解開始温度は、示差熱分析による重量減少の開始温度を示している。
【００３５】
第一のグリーンシート、および第二のグリーンシートをそれぞれ１００ｍｍ角にシートカットした。
【００３６】
次に、図２に示すように、第二のグリーンシート１１の上に、第一のグリーンシート１３を、焼成後総厚が１００μｍとなるように、所用枚数をそれぞれ積層した。これを１ブロックとして、２ブロック分を積層してから加圧圧着して、積層体２０を得た。なお、図１に示したように、積層体２０の最上層に内部電極用ペーストを形成していない第一のグリーンシート１２、第二のグリーンシート１１を圧着、積層した。
【００３７】
この積層体２０を１０ｍｍ角にカットした後、図３のように、ＰＺＴ製敷板１４間に積層体２０を置いた状態で焼成匣鉢１５内に並べ、脱脂・焼成して、焼結体を得た。
【００３８】
なお、脱脂・焼成条件は以下の通りである。
脱脂温度：５００℃、脱脂速度：０．１〜１℃／ｍｉｎ、保持時間：１〜５時間
焼成温度：１３００℃以下、昇温速度：１〜５℃／ｍｉｎ、
保持時間：１〜５時間、降温速度：１〜５℃／ｍｉｎ
この焼結体から、内部電極が焼き付けられ形成されている第一のグリーンシートの焼結体である薄肉セラミックブロックを剥離して、２００枚の薄肉セラミック板を得た。
【００３９】
表１の条件で作製した時に得られた薄肉セラミック板のクラック発生状況を表３に示す。なお、測定サンプルはｎ＝２００で行った。
【００４０】
クラックの有無については、目視確認で判定した。なお、表中の◎は”クラックなし”、△は”一部にクラック発生”、×は”全部にクラック発生”を指している。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
表３から、薄肉セラミック板用の第一のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｐ）と、薄肉セラミック板との溶着防止用の第二のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｑ）が、Ｐの熱分解開始温度＞Ｑの熱分解開始温度を満足している場合に、薄肉セラミック板のクラック発生が十分に抑制でき、焼成後の薄肉セラミック板の肉厚が１００μｍでもクラックがないものが得られることがわかった。
【００４３】
しかしながら、試料番号１０、１１、１２、１４、１５、１８のように、第一のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｐ）の熱分解開始温度が、第二のグリーンシートに用いられる有機樹脂バインダー（Ｑ）の熱分解開始温度と同じもしくは低い場合には、焼成後の肉厚が１００μｍでは、薄肉セラミック板は一部もしくは全てクラックが発生することがわかった。
【００４４】
クラックの有無に関する要因については、実施例１の場合と同様である。
なお、実施例２には、薄肉セラミック板として、圧電セラミック材料を用いたものを示したが、これに限定されることはなく、その他セラミック電子部品に使用されるセラミック材料についても適用可能である。また、内部電極はＡｇ／Ｐｄ導体を示したが、これに限定されることはなく、Ａｇ導体、Ａｇ／Ｐｔ導体、その他Ａｉｒ焼成可能な導体にも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る製造方法によれば、誘電体や圧電体等の電子部品に使用される薄肉セラミック板を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における積層体の概要図を示す断面図である。
【図２】実施例２における積層体の概要図を示す断面図である。
【図３】実施例１、および実施例２において、焼成匣鉢に積層体を並べた状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１０：多段積層体
１１：第二のグリーンシート
１２、１３：第一のグリーンシート
１４：ＰＺＴ製敷板
１５：焼成匣鉢
【図１】
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【図２】
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【図３】
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