(57)【要約】【課題】匣の使用頻度に関係なく、同じ内部構成のセラミック電子部品を容易に製造することができるセラミック電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】匣１の表面には、該匣１と積載されたセラミック素体とが反応することを防ぐＮｉ網が載置されており、その上から素体が積載されている。この状態で匣１を焼結炉に投入して、焼結を行うと、匣１のＮｉ網側の表面から所定の深度でＮｉ拡散層１１ａが形成される。所定回数焼結に使用した匣１は、切削用土台２０２上に、Ｎｉ拡散層１１ａ側を上面にして固定され、上面側から回転砥石２０１を用いて、Ｎｉ拡散層１１ａの厚みＤまで研削される。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質セラミック材料を主成分とする匣の表面に、該匣と焼結されるべき複数のセラミック電子部品との焼成時の反応を抑制するＮｉ網を載置し、該Ｎｉ網上に前記複数のセラミック電子部品を載置して、前記匣ごと焼成を行うセラミック電子部品の製造方法であって、
所定回数、焼成を行う毎に前記匣のＮｉ網が載置された面を所定深さだけ研削することで、前記匣内に拡散したＮｉを除去する工程を含む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】
この発明は、セラミック電子部品の製造方法、特に多孔質セラミック材料を主成分とする匣上にセラミック電子部品を載置して焼成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セラミック電子部品の焼成工程では、作業性、生産性を考慮して、複数のセラミック電子部品を匣に載置して焼結する方法が多く採られている。ここで、匣は多孔質セラミックを主成分として構成されており、セラミック電子部品が匣に直接接触すると、セラミック電子部品と匣との間で反応が生じたり、セラミック電子部品から匣にセラミック材料が拡散したりする。このため、匣におけるセラミック電子部品を載置する側の表面に耐熱金属網を載置し、セラミック電子部品と匣とを離間させることにより、セラミック電子部品と匣との間での反応および拡散を防止する方法が用いられている。このような金属網の材料としては、耐熱性、価格、加工性を考慮してＮｉが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１１２６９号公報　（段落［００２７］〜［００２８］、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにＮｉ網が載置された匣でセラミック電子部品を焼成する方法には、次に示す解決すべき課題があった。
【０００５】
すなわち、Ｎｉ網が載置された匣を用いて何度も繰り返して焼成した場合、セラミックの焼結不足が生じ、焼結されたセラミック電子部品の誘電率εが低下するという問題が生じた。
【０００６】
そこで、焼成炉内の雰囲気が不安定となる原因を種々検討した結果、このセラミックの焼結不足による誘電率εの低下は、焼成に用いた回数が多いＮｉ網が載置された匣ほど、誘電率εの低下が大きくなっていた。また、未使用の匣と多数回焼成に用いた匣とを比較すると、多数回焼成に用いている匣では、匣表面にＮｉが存在していた。すなわち、焼成回数を経るごとにＮｉ網から多孔質の匣にＮｉが徐々に拡散し、匣表面のＮｉ拡散量が蓄積されていることが分かった。このことから、焼成炉内の雰囲気が不安定になるのは、Ｎｉ網から匣に拡散したＮｉが、焼成に際して、低温領域で酸素を吸収し、セラミックが焼結する高温領域で酸素を放出することにより、焼成炉内の酸素濃度が増加し、その結果としてセラミックが焼成不足になっていると考えられる。
【０００７】
ここで、所望の電気特性となるように複数のセラミック電子部品を得るために、多数回用いた匣を廃棄して新規の匣を用いることも考えられるが、コストが嵩むこととなり、非効率的である。
【０００８】
焼結不足の原因は、焼成炉内の雰囲気が不安定となることが多いため、焼成炉内の雰囲気を調整することも考えられるが、雰囲気の管理が非常に難しく実際的ではない。
【０００９】
以上のような点を鑑みて、この発明の目的は、匣の使用頻度に関係なく、同じ内部構造でセラミック電子部品を安定して製造することができるセラミック電子部品の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、多孔質セラミック材料を主成分とする匣の表面に、該匣と焼成されるべき複数のセラミック電子部品との焼成時の反応を抑制するＮｉ網を載置し、該Ｎｉ網上に前記複数のセラミック電子部品を載置し、前記匣ごと焼成を行うセラミック電子部品の製造方法であって、匣を、例えば所定の焼成回数毎に、Ｎｉ網を載置した面から所定深さだけ研削することで、匣内に拡散したＮｉを除去することを特徴としている。
【００１１】
この構成では、匣に拡散したＮｉが除去されるので、この匣を用いてセラミック電子部品を焼成すれば、焼成炉内の雰囲気を略一定に保つことができ、使用回数によりセラミックスの焼結状態が異なることが防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るセラミック電子部品の製造方法を図を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態ではセラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサの製造方法を示す。
【００１４】
積層セラミックコンデンサは次に示す工程で製造される。
【００１５】
まず、内部電極パターンがそれぞれに形成されたセラミックグリーンシートが所定枚数積層され、プレス加工されてマザー基板が構成され、このマザー基板がそれぞれ単体の積層セラミックコンデンサとなる素体に切断される。
【００１６】
切り出された複数の素体は、素体と匣との反応を防止するＮｉ網を載置したアルミナ質等の多孔性セラミックからなる匣の上に載置され、焼成炉内に投入される。焼成炉内は、所定の温度、雰囲気に管理されており、所定時間焼成することで、各素体が焼結されてセラミック焼結体が形成される。
【００１７】
各セラミック焼結体には、内部電極が露出している一対の端面からこれらに接する四面にかけて導電ペーストが塗布され、該導電ペーストが焼結されることで端子電極が形成される。
【００１８】
このような積層セラミックコンデンサの焼成には、図１（ａ）に示すような扇形で平板状の匣１が用いられる。匣１の表面には、図１（ｂ）に示すようなメッシュ状のＮｉ網２が載置されており、図示していないが、Ｎｉ網２上に多数の素体が載置される。多数の素体２０が載置された匣は、図２に示すような焼成炉１００内に配置される。多数の素体２０を載置した匣のそれぞれは、スペーサを介して多段に積み重ねられて匣柱１０を構成し、複数の匣柱１０が焼成炉１００の中央を配置の中心として、円状に配置される。また、焼成炉１００の内壁と複数の匣柱１０との間と、複数の匣柱１０が配置された内側とに、複数の雰囲気ガス供給管１０１が設けられ、該複数の雰囲気ガス供給管１０１のそれぞれには雰囲気ガス供給孔１１１が設けられており、焼成炉１００内に所定の雰囲気ガスが供給される。また、図示していないが焼成炉１００内を所定の温度に加熱する加熱源が設置されている。円状に配置された複数の匣柱１０は、所定の角速度で円周方向に移動することで、匣間の雰囲気を撹拌して、焼成炉内全体でそれぞれの素体の焼結度を均一にする。
【００１９】
ところで、匣１の表面にＮｉ網２を載置して、該Ｎｉ網２の上に多数の素体２０を載置すると、焼結により図３に示すようにＮｉが匣１内に拡散して、匣１は、厚みＤのＮｉ拡散層１１ａとＮｉ非拡散層１１ｂとの２層構造となる。なお、Ｎｉが多孔質セラミックに拡散する場合のＮｉ拡散層１１ａの厚みは、４０回焼成した時、Ｎｉが拡散する表面から最深で約１５０μｍである。
【００２０】
Ｎｉを吸収した匣１を用いて焼結を行うと、前述のように、焼結された積層セラミックコンデンサの誘電率εが低下する。匣１の使用回数と該匣１に積載されて焼成された積層セラミックコンデンサの誘電率εとの関係を表１に示す。
【００２１】
なお、積層セラミックコンデンサとしては、１．６×０．８×０．８ｍｍの外形寸法を有し、チタン酸バリウムを主成分とする耐還元性セラミックからなるものを用いた。また、焼成温度は、１２５０℃で酸素分圧は、１０−９〜１０−１０ＭＰａで焼成した。ここで示す積層セラミックコンデンサの誘電率εは、１つの匣で焼成したものの中から５００個サンプリングして、それらの誘電率εを平均した値である。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示すように、匣１が３９回、焼成に使用されると、この匣１を用いた４０回目の焼成による積層セラミックコンデンサの誘電率εが、未使用の匣１を用いた１回目の焼成による積層セラミックコンデンサの誘電率εよりも１３％程度低下する。
【００２４】
そして、４０回目の焼成では、０．１％以内の不良率であるが、これを超えると不良率も０．１％を越えることになるため好ましくない。
【００２５】
このため、Ｎｉを吸収した匣１は、所定回数（本実施形態では４０回）、焼成に使用されると、図４に示すような回転砥石２０１を用いた研磨機２００により、拡散層１１ａ側から研磨されて、拡散層１１ａが除去される。
【００２６】
研磨機２００は、研磨を行う回転砥石２０１と研磨される匣１を固定する研削用固定台２０２とからなる。匣１は研削用固定台２０２にＮｉ網を載置した面が上面となるように固定される。回転砥石２０１は、研削用固定台２０２の上方に設置されており、回転させながら上下動させることができる。匣１が研削用固定台２０２に固定されると、回転砥石２０１が回転しながら下降し、匣１を上面から研削する。そして、回転砥石２０１は拡散層１１ａと非拡散層１１ｂとの界面に相当する位置まで下降した後に、元の位置に戻る。このようにしてＮｉ拡散層１１ａを研削する。ここで、本実施形態では、拡散層１１ａの厚みＤは前述のように約１５０μｍであるので、この場合の切削量は１５０μｍ以上とすればよい。
【００２７】
このように、拡散層１１ａが除去された匣１を再度、焼成に使用することで、表１に示したように、未使用の匣を使用した場合と、同じ誘電率εの積層セラミックコンデンサとなるように、素体を焼結することができる。
【００２８】
以上のように、所定回数、焼成に使用した匣を、拡散層が除去されるように、表面から所定深さまで研削することにより、焼成された積層セラミックコンデンサの誘電率εが一定となるように素体を焼結することができ、一定の電気特性を有する積層セラミックコンデンサを安定して製造することができる。
【００２９】
なお、本実施形態に示した製造方法を用いることにより、次に示す効果も得られる。
【００３０】
素体内のセラミックグリーンシートや内部電極ペーストには、ＮａやＣｏ等の焼結後に不必要な不純物が含まれているが、これらの不純物は焼成により素体から放出されて匣に吸収される。しかし、焼成を繰り返す間に、匣が吸収できる不純物量が飽和して、素体から不純物が放出されなくなってしまう。このため、焼結されたセラミック焼結体内に不純物が残留して、誘電率εを低下させてしまう。
【００３１】
しかし、前述のように素体が載置された面側から匣を研削することにより、素体から不純物を除去することができるので、安定した電気特性のセラミック焼結体を得ることができる。
【００３２】
以上に示した実施形態は、積層セラミックコンデンサについて説明したが、匣を用いて焼成を行う、他のセラミック電子部品についても、本発明を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、多孔質セラミック材料を主成分とする匣の表面に、該匣と焼成されるべき複数のセラミック電子部品とが焼成時に反応しないようにＮｉ網を載置し、該Ｎｉ網上に前記複数のセラミック電子部品を載置して、前記匣ごと焼成を行うセラミック電子部品の製造方法であって、匣のＮｉ網を載置した面を所定深さに研削することで、匣内に拡散したＮｉを除去することができる。この匣を用いてセラミック電子部品の焼成を行えば、焼成炉内の雰囲気を略一定に保つことができ、使用回数によりセラミック電子部品の焼結状態が異なることを防止できる。これにより、安定した電気特性を有するセラミック電子部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る匣およびＮｉ網の外観斜視図
【図２】本発明に係る焼成炉の概要構造を示す上面断面図および側面断面図
【図３】Ｎｉの拡散する様子を示す模式図
【図４】匣の研削方法を示す概要図
【符号の説明】
１−匣
１１ａ−Ｎｉ拡散層
１１ｂ−Ｎｉ非拡散層
２−Ｎｉ網
１０−匣柱
２０−匣１に積載されたセラミック電子部品
１００−焼結炉
１０１−雰囲気ガス供給管
１１１−雰囲気ガス供給孔
２００−研磨機
２０１−回転砥石
２０２−研削用固定台
Ｄ−Ｎｉ拡散層１１ａの厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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