(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電子部品の製造方法および熱処理用治具に関し、脱脂時の端面クラックの発生を抑制でき、かつ、セラミック積層体に歪みが発生することなく円滑に熱処理が行える。【解決手段】  有機成分を含有する未焼成のセラミック層１１と、強磁性体からなる内部導体層１２とを積層してなるセラミック積層体１０を準備する工程と、セラミック積層体１０を磁場内に配置して積層方向に磁力を作用させる工程と、磁場内に配置したセラミック積層体１０を熱処理して、有機成分の少なくとも一部を揮発させる工程とを含むものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機成分を含有するセラミック層と、強磁性体からなる内部導体層とを積層して未焼成のセラミック積層体を作製する工程と、
前記セラミック積層体を、積層方向に磁力が作用する磁場環境の中で熱処理して、前記有機成分の少なくとも一部を揮発させる工程と、を含むセラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
有機成分を含有するセラミック層と、強磁性体からなる内部導体層とを積層してマザーブロック状の未焼成のセラミック積層体を作製する工程と、
前記セラミック積層体を、積層方向に磁力が作用する磁場環境の中で熱処理する工程と、
熱処理後のセラミック積層体を積層方向にカットして、チップ状のセラミック積層体を形成する工程と、を含むセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記内部導体層が、ニッケル、鉄、コバルトまたはこれらの合金からなる、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電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記セラミック積層体を、強磁性体からなるサヤ上に載置することにより磁場内に配置する、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記サヤが、ネオジム、フェライト、サマリウム−コバルト系合金のいずれかからなる、ことを特徴とする請求項４に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
有機成分を含有するセラミック層と，強磁性体からなる内部導体層とを積層してなる未焼成のセラミック積層体を支持し、かつ、前記セラミック積層体の積層方向に磁力を作用させる熱処理用治具。
【請求項７】
前記セラミック積層体が載置され、かつ、当該載置したセラミック積層体の積層方向に磁力を作用させる磁場を形成する強磁性体からなるサヤにて構成された、ことを特徴とする請求項６に記載の熱処理用治具。
【請求項８】
前記セラミック積層体が載置されるサヤと、当該サヤに載置したセラミック積層体の積層方向に磁力を作用させる磁場形成手段とからなる、ことを特徴とする請求項６に記載の熱処理用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック電子部品の製造方法および熱処理用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック積層体は、一般に、積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品に用いられる。このようなセラミック積層体は、セラミック層と内部導体層とを交互に積層して形成されている。セラミック層は、セラミック粉末およびバインダを含むセラミックスラリーを所定形状に成形して構成される。このバインダは、セラミックスラリーが乾燥する際にその形状が崩れるのを防ぐことを目的として加えられている。このようなセラミック層を含むセラミック積層体を焼成する焼成工程には、脱脂処理（脱バインダ）工程、焼結工程、冷却工程とがあり、この脱脂工程で、セラミック層から有機成分を除去するようになっている。
【０００３】
ところで、セラミック積層体の寸法が大きくなると、セラミック層からの脱脂性が低下して、セラミック層内部に有機成分が残留し、脱脂工程後の焼結工程に際してセラミック積層体の端面にクラック（亀裂）が発生しやくなる。
【０００４】
図１０は、セラミック積層体１００において、内部電極１０１に関してクラック１０２が生じている例を模式的に示すものである。このクラック１０２は、外部に露出した内部電極１０１に沿ってセラミック積層体１００の端面に発生する。
【０００５】
このようなクラック１０２は、脱脂を行うときにセラミック積層体１００の内部に不均一に発生する応力（内部応力）に起因している。そのため、このようなクラック１０２の発生を抑制するために上記端面部分に内部応力より大きい圧縮応力を外部から印加してクラック１０２の発生を抑制することが行われている。
【０００６】
この圧縮応力を外部から印加する方法として、特許文献１や２などが開示するように、セラミック積層体をセラミック層や内部電極の積層方向に加圧して当該セラミック積層体内部に圧縮応力を印加する技術が既に提案されている。
【０００７】
この技術で問題となっているのは、セラミック積層体を積層方向に加圧するようになっているから、その加圧の不均一によりセラミック積層体の形状に歪みが生じ易く、そのため、セラミック積層体により構成するセラミック電子部品の性能に影響してくるものである。さらに、上記理由によりセラミック積層体の形状に歪みが発生するのを防止するために、特許文献３が開示しているように、セラミック積層体を均一に圧力を掛ける技術も提案されている。
【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
【特許文献３】特開平５−５９４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３の技術による場合、セラミック積層体を粉末中に埋めて均一に圧力を加える必要があるために、上記脱脂の処理に長く時間がかかり、その脱脂処理の効率が大きく低下するという課題があった。
【０００９】
本発明は、脱脂処理に際してセラミック積層体の端面にクラックが発生することを抑制し、かつ、セラミック積層体を歪ませることなく、かつ、脱脂処理を高い効率で行うことを可能にしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のセラミック電子部品の製造方法は、有機成分を含有するセラミック層と、強磁性体からなる内部導体層とを積層して未焼成のセラミック積層体を作製する工程と、セラミック積層体を、積層方向に磁力が作用する磁場環境の中で熱処理して、有機成分の少なくとも一部を揮発させる工程とを含むものである。
【００１１】
セラミック積層体としては、ＢａＴｉＯ3（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（イソ酪酸エステル）、ＤＢＰ（ジグチルフタレート）、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（ポリビニルアルコール）、ＰＶＡｃ（ポリビニルアセテート）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、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】
内部導体層としては、ニッケル、鉄、コバルトまたはこれらの合金などが適宜使用される。
【００１５】
セラミック積層体は、例えば、強磁性体からなるサヤ上に載置することにより磁場内に配置される。サヤとしては、ネオジム、フェライト、サマリウム−コバルト系合金のいずれかが適宜使用される。
【００１６】
本発明の熱処理用治具は、有機成分を含有するセラミック層と，強磁性体からなる内部導体層とを積層してなる未焼成のセラミック積層体を支持し、かつ、セラミック積層体の積層方向に磁力を作用させるものである。
【００１７】
熱処理用治具の具体例としては、セラミック積層体が載置され、かつ、当該載置したセラミック積層体の積層方向に磁力を作用させる磁場を形成する強磁性体からなるサヤにて構成する。あるいは、セラミック積層体が載置されるサヤと、当該サヤに載置したセラミック積層体の積層方向に磁力を作用させる磁場形成手段とからなるものである。
【００１８】
本発明のセラミック電子部品の製造方法および熱処理用治具によると、セラミック積層体を磁場内に配置して積層方向に磁力を作用させることにより、強磁性体からなる内部導体層が磁力にて吸着され、セラミック積層体の積層方向に圧縮応力が作用する。このように、積層方向に圧縮応力が作用した状態にて熱処理されるので、脱脂時における端面クラックの発生を抑制できる。
【００１９】
また、セラミック積層体に磁場を作用させて積層方向に圧縮応力を作用させるので、セラミック積層体を加圧する場合のように、セラミック積層体に歪みが発生することなく円滑に熱処理が行える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のセラミック電子部品の製造方法および熱処理用治具によれば、脱脂時の不均一な内部応力による端面クラックの発生を抑制でき、かつ、セラミック積層体に歪みが発生することなく円滑に熱処理が行えるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施例１という）を、図１ないし図４を参照して、詳細に説明する。
【００２２】
図１はセラミック積層体の斜視図、図２はセラミック積層体の熱処理工程の斜視図、図３はセラミック積層体の熱処理工程の側面図、図４はセラミック積層体に圧縮応力が加わった状態の概略図である。
【００２３】
実施例１のセラミック電子部品の製造方法は、積層セラミックコンデンサの製造方法に関し、積層セラミックコンデンサとなるチップ状のセラミック積層体に、積層方向に圧縮応力を加えながら熱処理することを特徴とするものである。
【００２４】
セラミック積層体１０は未焼結の積層セラミックコンデンサのチップ単位であり、有機成分である可塑剤や有機バインダを含むセラミック層１１と、セラミック積層体１０の両端１０ａ，１０ｂに交互に露出する内部導体層１２とを交互に積層して形成されている。
【００２５】
内部導体層１２は、ニッケル、鉄、コバルトまたはこれらの合金等の強磁性体からなる内部電極にて構成されている。
【００２６】
なお、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に露出した各内部導体層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。
【００２７】
セラミック積層体１０の熱処理工程について具体的に説明する。
【００２８】
図２，３に示すように、複数のセラミック積層体１０を、磁力を有する熱処理用治具となるサヤ１３上に載置する。この際、セラミック積層体１０の積層方向が、サヤ１３の載置面に対して水平となるように設置する。サヤ１３は、アルミナやジルコニアからなるセラミック粉末に、強磁性体のネオジム、フェライト、サマリウム−コバルト系合金のいずれかの金属粉末を混合し、焼成して焼結体とし、これを磁化して磁力を持たせたものである。
【００２９】
図４に示すように、サヤ１３の磁力によって内部導体層１２が吸着され、セラミック積層体１０の内部に圧縮応力Ｐが発生する。なお、セラミック積層体１０内に積層方向に圧縮応力Ｐを作用させるには、強磁性体からなるサヤ１３に載置する以外に、例えば、強磁性体の下や側片にて積層方向に圧縮応力が作用する姿勢にてセラミック積層体１０を配置してもよい。
【００３０】
このように、セラミック積層体１０に圧縮応力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℃／分にて３００℃まで昇温して、有機成分である可塑剤や有機バインダを脱脂した。
【００３１】
表１に、実施例１ならびに比較例１，２における脱脂後のクラック発生状況を、脱脂クラック発生率（試料数ｎ＝１００個）および残留カーボン量により示す。
【００３２】
【表１】
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実施例１は、０．５Ｔ（５０００Ｇ）の磁力を有するネオジ系磁石よりなるサヤ１３上に、チップ状のセラミック積層体１０を載置して脱脂処理を行った場合を示している。
【００３３】
比較例１は、図５に示すように、アルミナ製のサヤ１５上に、チップ状のセラミック積層体１０を載置して脱脂処理を行った場合を示している。
【００３４】
比較例２は、図６に示すように、セラミック積層体１０をアルミナ粉末１６中に埋めて、重し１７にて圧力（３kg/cm2）を加えて脱脂処理を行った場合を示している。
【００３５】
表１より、脱脂クラック発生率は、実施例１では０％であったのに対し、比較例１では１００％であった。また、残留カーボン量は、実施例１では０．３ｗｔ％であったのに対し、比較例２では０．６ｗｔ％であった。
【００３６】
この結果、圧縮応力Ｐを加えずにセラミック積層体１０を脱脂すると、クラックが発生することが判った。
【００３７】
また、粉末中に埋めて圧縮応力Ｐを加えると、有機成分が抜けにくく、脱脂後の残留カーボン量が増えることが判った。残留カーボンは、最終的に焼成工程にて消失させることになるが、内部導体層１２の酸化を防ぐために、焼成工程にて酸素分圧を低くする必要がある。すなわち、脱脂終了時点にて残留カーボン量が多いと、焼成時間を長くする必要がある。したがって、同じ焼成条件にて焼成する場合、脱脂終了時の残留カーボン量が少ないほど、焼成時間を短縮できる。
【００３８】
このように構成されたセラミック電子部品の製造方法および熱処理用治具によると、セラミック積層体１０を磁場内に配置して積層方向に磁力を作用させることにより、強磁性体からなる内部導体層１２が磁力にて吸着され、セラミック積層体１０の積層方向に圧縮応力Ｐが作用する。このように、積層方向に圧縮応力Ｐが作用した状態にて熱処理されるので、脱脂時における端面クラックの発生（脱脂不良）を抑制できる。
【００３９】
また、セラミック積層体１０に磁場を作用させて積層方向に圧縮応力Ｐを作用させるので、セラミック積層体１０を機械的に加圧する場合のように、セラミック積層体１０に歪みが発生することなく円滑に熱処理が行える。
【００４０】
なお、サヤ１３の磁力は大きいほど、セラミック積層体１０に作用する圧縮応力Ｐが大きくなり、脱脂不良の抑制効果も高くなる。
【００４１】
また、焼成時にも磁力を有するサヤ１３を用いることもできるが、焼成温度が強磁性体のキュリー温度を超えると磁性を失うため、再度磁化する必要が生じる。
【００４２】
図７に、実施例１の変形例を示す。
【００４３】
この変形例は、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＣからなるサヤ２１の下方に、磁場形成手段となる磁石２２を設けたものである。サヤ２１は、磁力の通過を妨げないように、薄く形成されており、例えば、３ｍｍ以下が好ましい。
【００４４】
サヤ２１にチップ状のセラミック積層体１０を載置して脱脂処理を行う。
【００４５】
サヤ２１は磁石２２と別体であり、焼成に移行する際にはサヤ２１に載置したセラミック積層体１０のみを焼成することにより、例えば、焼成温度がキュリー温度を超えても磁石２２の磁力が失われるような問題は生じない。
【００４６】
なお、磁場形成手段を焼成炉の外側に設けたものであってもよい。
【００４７】
本発明の他の実施例２を図８を参照して説明する。
【００４８】
図８はセラミック積層体の熱処理工程の斜視図であり、熱処理用治具となるサヤ３１上にセラミック積層体３０が載置されている。
【００４９】
実施例２のセラミック電子部品の製造方法は、積層セラミックコンデンサの製造方法に関し、積層セラミックコンデンサとなるマザーブロック状のセラミック積層体３０に、積層方向に圧縮応力を加えながら熱処理することを特徴とするものである。
【００５０】
すなわち、このマザーブロック状のセラミック積層体３０をカットして多数のチップ状のセラミック積層体１０とするカット処理前に、当該セラミック積層体３０を熱処理することにより、内部導体層とセラミック層との剥離を抑制することを目的とするものである。したがって、この熱処理は、例えば２５０℃以下のように、脱脂温度より低温にて行う。高温にて脱脂を進行させ過ぎると、セラミック積層体３０が硬くなってカットしにくくなるためである。なお、このマザーブロック状のセラミック積層体３０の熱処理後、カット工程、脱脂工程、焼成工程に移行する。もちろん、カット後、チップ状のセラミック積層体１０を脱脂や焼成する工程にて、実施例１に示したように、サヤ１３上にチップ状のセラミック積層体１０を載置して磁力を作用させながら熱処理を行ってもよい。
【００５１】
マザーブロック状のセラミック積層体３０は例えば５７ｍｍ×５７ｍｍ×５ｍｍの大きさに形成されており、可塑剤や有機バインダとからなる有機成分を含むＢａＴｉＯ3系のセラミック層と、ニッケルの内部導体層とを交互に積層して構成されており、カットすることでチップ状のセラミック積層体１０となる。
【００５２】
具体的には、サヤ３１上にマザーブロック状のセラミック積層体３０を載置し、１５０℃にて熱処理し、その後ダイシングソーによりチップ形状にカットする。
【００５３】
表２に、実施例２，比較例３におけるブロック熱処理後のカット不良率（試料ｎ＝１００００個）を示す。
【００５４】
【表２】
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実施例２は、０．５Ｔ（５０００Ｇ）の磁力を有するネオジ系磁石よりなるサヤ３１上に、マザーブロック状のセラミック積層体３０を積層して熱処理した場合を示している。
【００５５】
比較例３は、図９に示すように、アルミ製のサヤ３２上に、マザーブロック状のセラミック積層体３０を積層して熱処理した場合を示している。
【００５６】
表２より、実施例２ではカット不良率が０％であるのに対し、比較例３では５％であった。
【００５７】
この結果、磁力による圧縮応力をかけておくことにより、内部導体層とセラミック層との剥離を抑制でき、ブロック熱処理によるブロックのズレは抑制され、カット不良は発生しないことが判った。
【００５８】
脱脂不良を抑制する方法として、マザーブロック状のセラミック積層体３０を熱処理し、セラミック層と内部導体層との密着性を高める方法が有効である。しかしながら、バインダ含有量の多いセラミック積層体３０では、熱処理中に歪みが発生し、その後のカット工程で不良が発生する。磁力を有したサヤ３１の上にセラミック積層体３０を置き、熱処理することにより、歪みが低減し、カット不良を低く抑制できる。
【００５９】
なお、カット工程前の熱処理をせずに、サヤ３１上にマザーブロック状のセラミック積層体３０を載置し、セラミック積層体３０に積層方向に圧縮応力を加えながら、大気圧中にて室温（例えば、２０℃）から昇温速度０．１℃／分にて３００℃まで昇温して、有機成分である可塑剤や有機バインダを脱脂してもよい。
【００６０】
このように、カット前のセラミック積層体３０に圧縮応力を加えながら脱脂することで、チップ単位の積層体を1個ずつ圧縮応力を加える場合に比べ、加圧し易く、脱脂作業が容易に行え、かつ、脱脂不良の発生を抑制でき、セラミック積層体に歪みが発生することなく円滑に熱処理が行える。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、セラミック積層体の脱脂処理、ならびに脱脂処理に用いる治具として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１におけるセラミック積層体の斜視図
【図２】本発明の実施例１におけるセラミック積層体の熱処理工程の斜視図
【図３】本発明の実施例１におけるセラミック積層体の熱処理工程の側面図
【図４】本発明の実施例１におけるセラミック積層体に圧縮応力が作用した状態の概略図
【図５】比較例１におけるセラミック積層体の熱処理工程の斜視図
【図６】比較例２におけるセラミック積層体の熱処理工程の断面図
【図７】本発明の変形例におけるセラミック積層体の熱処理工程の側面図
【図８】本発明の実施例２におけるセラミック積層体の熱処理工程の斜視図
【図９】比較例３におけるセラミック積層体の熱処理工程の斜視図
【図１０】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】
【００６３】
１０，３０  セラミック積層体
１１        セラミック層
１２        内部導体層
１３，３１  サヤ（熱処理用治具）
２０        熱処理用治具
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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