(57)【要約】【課題】  エマルジョン系バインダを含むセラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを製造する方法において、所望の厚みのセラミックグリーンシートを確実に得ることができるようにするため、セラミックスラリーの粘度を所望の値に確実に設定できるようにする。【解決手段】  エマルジョン系バインダのゲル分率とセラミックスラリーの粘度との間に非常に高い相関関係があることを利用し、目的とするセラミックスラリーの粘度に対応したゲル分率のエマルジョン系バインダを選択する。これによって、所望の粘度のセラミックスラリーが得られ、その結果、所望の厚みのセラミックグリーンシートを安定して成形することができる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粉末と水とを用意する工程と、
得ようとするセラミックスラリーの粘度に合わせて決定された粘度を有するエマルジョン系バインダを用意する工程と、
前記得ようとするセラミックスラリーの粘度に合わせて決定された配合比となるように、前記セラミック粉末と前記エマルジョン系バインダと前記水とを秤量する工程と、
前記セラミック粉末と前記エマルジョン系バインダと前記水とを混練して、所定の粘度を有するセラミックスラリーを得る工程と、
前記セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程と
を備える、セラミックグリーンシートの製造方法であって、
前記エマルジョン系バインダを用意する工程は、前記得ようとするセラミックスラリーの粘度に対応したゲル分率のエマルジョン系バインダを選択する工程を備えることを特徴とする、セラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項２】
前記エマルジョン系バインダは酢酸ビニルエマルジョンであることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法によって製造された複数のセラミックグリーンシートを用意する工程と、
特定の前記セラミックグリーンシート上に、内部電極を形成する工程と、
前記セラミックグリーンシートを積層し、かつ所定の寸法に切断して、グリーンシート積層体を得る工程と、
前記グリーンシート積層体を焼成して、焼結した積層体を得る工程と
を備えることを特徴とする、積層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】
この発明は、セラミックグリーンシートの製造方法および積層セラミック電子部品の製造方法に関するもので、特に、エマルジョン系バインダを含むセラミックスラリーを用いて実施される、セラミックグリーンシートの製造方法、およびこの製造方法によって製造されたセラミックグリーンシートを用いて実施される、積層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】
たとえば積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品を製造しようとする場合、セラミックスラリーを作製する工程と、このセラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程とが実施される。
【０００３】
上述したセラミックスラリーは、一般的には、セラミック粉末と、ポリビニルブチラールのような有機高分子系バインダと、バインダを溶解する有機溶剤とを混練して得られるものであるが、近年、環境保護の面から、有機溶剤を用いずに水を用いてセラミックスラリーを作製することが行なわれている。より具体的には、セラミック粉末と、たとえば酢酸ビニルエマルジョンのようなエマルジョン系バインダと、分散媒としての水とを混合して、セラミックスラリーが作製される。
【０００４】
他方、セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得るためには、たとえば、ドクターブレード法、ロールコータ法または引き上げ式シート成形方法などのシート成形方法が適用されている。これらのいずれのシート成形方法を適用するかによって、セラミックスラリーにとって適正な粘度が異なる。また、特に引き上げ式シート成形方法を適用する場合には、たとえば特開平５−３２９８１５号公報（特許文献１）に記載されているように、成形されたセラミックグリーンシートの厚みは、セラミックグリーンシートのキャリアとなるフィルムの引き上げ速度だけでなく、セラミックスラリーの粘度により強く依存する傾向がある。
【０００５】
そこで、たとえば特開平５−２７０８９３号公報（特許文献２）では、セラミックスラリーを所望の粘度とするために、セラミック粉末、エマルジョン系バインダ、水および分散剤、ならびに必要に応じて可塑剤等の配合比を調整したり、用いられるエマルジョン系バインダの粘度を調整したりすることが記載されている。
【特許文献１】特開平５−３２９８１５号公報
【特許文献２】特開平５−２７０８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セラミックスラリーを構成する材料の配合比やエマルジョン系バインダの粘度が同じであっても、作製されたセラミックスラリーの粘度が低すぎて、目的とする厚みのセラミックグリーンシートが成形できないという問題が生じることがある。
【０００７】
一般に、セラミックスラリーの粘度が所望値より低い場合には、シート成形前に、セラミックスラリーを脱泡して、粘度を上げるといった調整が行なわれることもある。しかしながら、このような調整を行なっても、所望の粘度にまで達しないセラミックスラリーもある。そして、粘度不足のセラミックスラリーについては、目的とする厚みを有するセラミックグリーンシートにすることができないので、セラミックスラリーを構成する材料の無駄を招いてしまう。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得るセラミックグリーンシートの製造方法、およびこの製造方法によって製造されたセラミックグリーンシートを用いて実施される積層セラミック電子部品の製造方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、簡単に言えば、セラミックスラリーの構成材料の配合比やエマルジョン系バインダの粘度以外に新たな指標を導入し、この指標で管理することにより、上述した技術的課題を解決しようとするものである。
【００１０】
この発明では、上記指標として、エマルジョン系バインダの反応度合いを示すゲル分率を採用して、目的とするセラミックスラリーの粘度に対して、対応するゲル分率のエマルジョン系バインダを選択することにより、所望の粘度を有するセラミックスラリーが得られるようにしている。
【００１１】
より詳細には、この発明は、セラミック粉末と水とを用意する工程と、得ようとするセラミックスラリーの粘度に合わせて決定された粘度を有するエマルジョン系バインダを用意する工程と、得ようとするセラミックスラリーに合わせて決定された配合比となるように、セラミック粉末とエマルジョン系バインダと水とを秤量する工程と、セラミック粉末とエマルジョン系バインダと水とを混練して、所定の粘度を有するセラミックスラリーを得る工程と、セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程とを備える、セラミックグリーンシートの製造方法にまず向けられるものであって、前述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００１２】
すなわち、前述したエマルジョン系バインダを用意する工程において、得ようとするセラミックスラリーの粘度に対応したゲル分率のエマルジョン系バインダを選択するようにされる。
【００１３】
上述のエマルジョン系バインダとしては、たとえば酢酸ビニルエマルジョンが好適に用いられる。
【００１４】
この発明は、また、積層セラミック電子部品の製造方法にも向けられる。この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、上述したように、この発明に係る製造方法によって製造された複数のセラミックグリーンシートを用意する工程と、特定のセラミックグリーンシート上に、内部電極を形成する工程と、セラミックグリーンシートを積層し、かつ所定の寸法に切断して、グリーンシート積層体を得る工程と、グリーンシート積層体を焼成して、焼結した積層体を得る工程とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
エマルジョン系バインダを用いてセラミックスラリーを得る場合、用いたエマルジョン系バインダのゲル分率と得られたセラミックスラリーの粘度との間に非常に高い相関関係があることが、本件発明者によって見出された。そのため、エマルジョン系バインダのゲル分率を管理することにより、目的とする粘度を有するセラミックスラリーを安定して得ることができる。
【００１６】
その結果、この発明によれば、セラミックスラリーの粘度を安定させることができ、このようなセラミックスラリーをシート状に成形して得られたセラミックグリーンシートの厚みの変動を小さくすることができる。したがって、目的とする厚みのセラミックグリーンシートを、高い歩留まりをもって製造することができる。
【００１７】
また、上述のようなセラミックグリーンシートを用いて積層セラミック電子部品を製造すれば、所望の特性または品質を有する積層セラミック電子部品を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
たとえば積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品を製造しようとする場合、複数のセラミックグリーンシートが用意される。セラミックグリーンシートを製造するにあたっては、次のような工程を経てセラミックスラリーが予め製造される。
【００１９】
まず、セラミック粉末と分散媒としての水とが用意されるとともに、得ようとするセラミックスラリーの粘度に合わせて決定された粘度を有するエマルジョン系バインダが用意される。エマルジョン系バインダとしては、たとえば酢酸ビニルエマルジョンが好適に用いられる。なお、酢酸ビニルエマルジョン以外に、たとえば、アクリル系樹脂エマルジョン、ウレタン系樹脂エマルジョン等のエマルジョン系バインダも用いることができる。
【００２０】
さらに、必要に応じて、分散剤、湿潤剤、消泡剤および可塑剤が用意される。
【００２１】
分散剤は、セラミック粉末を水やバインダ中に分散しやすくするためのものであり、たとえば、スルホン酸塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩等を用いることができる。
【００２２】
湿潤剤は、セラミックグリーンシートの成形方法として、引き上げ式シート成形方法が採用される場合、セラミックグリーンシート成形時のキャリアとなるフィルムに対する濡れ性を上げるためのものであり、たとえば、非イオン系の界面活性剤を用いることができる。
【００２３】
消泡剤は、セラミックスラリー内の空気を抜くためのものであり、たとえば、テレピン油、シリコーン油、鉱物油等を用いることができる。
【００２４】
可塑剤は、バインダ添加量を減らした際の可塑性を補うためのものであり、たとえば、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等を用いることができる。
【００２５】
次に、得ようとするセラミックスラリーの粘度に合わせて決定された配合比となるように、セラミック粉末とエマルジョン系バインダと水とが秤量され、さらに、必要に応じて、分散剤、湿潤剤、消泡剤および可塑剤が秤量される。
【００２６】
次に、上述のように秤量されたセラミック粉末とエマルジョン系バインダと水とを混合するとともに、これに、必要に応じて、分散剤、湿潤剤、消泡剤および可塑剤を添加した後、これらを混練する。このようにして、所望の粘度を有するセラミックスラリーが得られる。
【００２７】
その後、セラミックスラリーをシート状に成形すれば、セラミックグリーンシートが得られる。この成形に際して、特に引き上げ式シート成形方法を採用した場合、セラミックスラリーの粘度が、成形されたセラミックグリーンシートの厚みに大きく影響を及ぼす。
【００２８】
図１には、引き上げ式シート成形方法を用いてセラミックグリーンシートを成形した場合のセラミックスラリーの粘度（「スラリー粘度」）とセラミックグリーンシートの厚み（「シート厚み」）との関係が示されている。
【００２９】
図１から、セラミックスラリーの粘度が上昇するに従って、成形されたセラミックグリーンシートの厚みが増していることがわかる。また、このことから、成形されたセラミックグリーンシートの厚みの変動を小さくするためには、セラミックスラリーの粘度を安定させなければならないこともわかる。
【００３０】
一般に、ポリビニルブチラール等の有機高分子系のニュートニアン性を有するバインダでは、これを用いて作製されるセラミックスラリーの粘度を支配する指標として重合度があるが、エマルジョン系バインダの場合、非ニュートニアン性を有しているため、このような見方ができない。
【００３１】
他方、エマルジョン系バインダは反応によって得られるものであるが、この反応の度合いが異なると、バインダの粘度が同じであっても、バインダを用いて作製されたセラミックスラリーの粘度が異なることがわかった。
【００３２】
そこで、反応の度合いを見る指標として、エマルジョン系バインダ内のエマルジョンのゲル分率を用いて、このゲル分率と作製されたセラミックスラリーの粘度とを比較したところ、両者に非常に高い相関関係があることがわかった。この相関関係の一例が図２に示されている。図２に示した「ゲル分率」と「スラリー粘度」との関係は、次のような実験に基づいて求められたものである。
【００３３】
セラミック粉末として、比表面積が１．０ｍ2 ／ｇより大きいチタン酸バリウム系セラミック粉末を用意した。また、エマルジョン系バインダとして、粘度が５０００〜１００００ｃｐｓの範囲にある酢酸ビニルエマルジョンを用意した。この酢酸ビニルエマルジョンに関して、図２に示すように、ゲル分率が異なる複数種類のものを用意した。なお、ゲル分率は、次のようにして求めたものである。
【００３４】
（１）所定の重量のバインダ溶液を塗布し、これを乾燥させる。
【００３５】
（２）乾燥させたバインダを、ソックスレー抽出装置にかけて、結晶化物を抽出する。
【００３６】
（３）結晶化物の重量を測定し、（結晶化物の重量／バインダ溶液の重量）×１００＝ゲル分率［％］の式に従って、ゲル分率を求める。なお、上述のようにして抽出された結晶化物は反応物であり、未反応の樹脂は除去されている。
【００３７】
さらに、上述したセラミック粉末および酢酸ビニルエマルジョンに加えて、分散媒としての純水、分散剤としてのスルホン酸塩系分散剤、湿潤剤としての非イオン系界面活性剤および消泡剤としてのテレピン油をそれぞれ用意した。
【００３８】
次に、セラミック粉末１００重量部に対して、酢酸ビニルエマルジョンが２９重量部、純水が５３重量部、分散剤が０．０８重量部、湿潤剤が０．５７重量部、消泡剤が０．０１２重量部となるように、各々を秤量した。
【００３９】
次に、高速分散機を用い、これに、純水、分散剤、セラミック粉末、酢酸ビニルエマルジョン、湿潤剤および消泡剤を、この順序で投入し、分散処理した。
【００４０】
次いで、この混合分散処理物を、バスケットミルに投入し、混練処理することによって、セラミックスラリーを得た。
【００４１】
このようにして得られたセラミックスラリーについて、粘度を測定した。そして、セラミックスラリーを得るために用いた酢酸ビニルエマルジョンのゲル分率とセラミックスラリーの粘度との関係を図２に示した。
【００４２】
前の図１から、引き上げ式シート成形方法を用いて、たとえば厚み５０μｍのセラミックグリーンシートを成形しようとする場合には、粘度２０００ｃｐｓのセラミックスラリーが必要であることがわかる。そして、図２から、２０００ｃｐｓの粘度のセラミックスラリーを得るためには、約４７％のゲル分率のエマルジョン系バインダが必要であることがわかる。
【００４３】
このようなことから、エマルジョン系バインダを用意するにあたっては、得ようとするセラミックスラリーの粘度に対応したゲル分率のエマルジョン系バインダを選択することが行なわれる。
【００４４】
以上のようにして、複数のセラミックグリーンシートが用意された後、特定のセラミックグリーンシート上に、内部電極が形成される。
【００４５】
次に、複数のセラミックグリーンシートを積層し、かつ所定の寸法に切断することによって、グリーンシート積層体が得られる。
【００４６】
次に、グリーンシート積層体を焼成することによって、得ようとする積層セラミック電子部品のための部品本体となる、焼結した積層体が得られる。
【００４７】
次に、必要に応じて、積層体の外表面上に外部電極が形成されることによって、積層セラミック電子部品が完成される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】引き上げ式シート成形方法を用いて、セラミックスラリーからセラミックグリーンシートを成形する場合のセラミックスラリーの粘度とセラミックグリーンシートの厚みとの関係を示す図である。
【図２】特定の条件下で作製されたセラミックスラリーの粘度とそこに含まれる酢酸ビニルエマルジョンのゲル分率との関係を示す図である。
【図１】
2005247611.tif 000002
【図２】
2005247611.tif 000003