(57)【要約】【課題】セラミックシート中に金属成分が浸入し、ショート不良となるため、電子部品の歩留りが大きく低下する。【解決手段】第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いたセラミック電子部品の製造方法を提供するものであり、この上に金属ペーストを印刷したとしても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制でき、この複合セラミックシートを使用したセラミック電子部品においてショート不良を著しく低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシート。
【請求項２】
第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第１の工程と、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第２の工程と、前記セラミックシートの空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する第３の工程とを備える複合セラミックシートの製造方法。
【請求項３】
第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第１の工程と、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第２の工程と、前記セラミックシート上に前記セラミックスラリーを塗工する第３の工程と、第３の工程により得られる複合セラミックシート上に導電体層を形成する第４の工程と、この導電体層が前記複合セラミックシートを挟んで対向するように複数枚積層して積層体を得る第５の工程と、この積層体を焼成する第６の工程とを備えるセラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
第１の有機物はポリオレフィン樹脂であり、第２の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有する請求項１に記載の複合セラミックシート。
【請求項５】
第１の有機物はポリオレフィン樹脂であり、第２の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有する請求項２に記載の複合セラミックシートの製造方法。
【請求項６】
第１の有機物はポリオレフィン樹脂であり、第２の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有する請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
第２の有機物は第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものである請求項１に記載の複合セラミックシート。
【請求項８】
第２の有機物は第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものである請求項２に記載の複合セラミックシートの製造方法。
【請求項９】
第２の有機物は第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものである請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１０】
第４の工程の前に第３の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程を設ける請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１１】
第４の工程の前に第３の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程において、前記加熱の温度は第２の樹脂の軟化点の温度以上でかつ第１の樹脂の融点以下の温度である請求項１０に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項１２】
セラミックスラリー中にセラミックシートを浸漬することによりセラミックシート中の空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する請求項２に記載の複合セラミックシートの製造方法。
【請求項１３】
第１の有機物が網目構造でかつこの有機物と第１のセラミック粉末とが層状に存在する請求項１に記載の複合セラミックシート。
【請求項１４】
第１の工程における第１の有機物が網目構造でかつこの有機物と第１のセラミック粉末とが層状に存在する請求項２に記載の複合セラミックシートの製造方法。
【請求項１５】
第１の工程における第１の有機物が網目構造でかつこの有機物と第１のセラミック粉末とが層状に存在する請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサ等の製造に用いられるセラミックシートおよびこれを用いたセラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は一般的な積層セラミックコンデンサ１１の一部断面斜視図であり、誘電体層１２と内部電極１３とが交互に積層されて積層体を構成し、内部電極１３はその端面が積層体の対向する両端面に交互に露出するよう積層されており、積層体の両端面に形成された一対の外部電極１４に交互に接続されている。
【０００３】
以下に従来の積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。
【０００４】
まず、セラミック誘電体層１２となるチタン酸バリウムを主成分とする誘電体粉末にポリエチレンを添加して形成したセラミックシートを作製し、この上に印刷法により導電体層１３となる金属ペーストを所望の形状に印刷する。次にこの導電体層１３を作製したセラミックシートを導電体層１３がセラミックシートを挟んで交互に対向するように複数枚積層して積層体を得る。その後、この積層体を焼成し、導電体層１３が露出した両端面に外部電極１４を形成していた。なお、この出願の発明に関連し、キャリアシートを使用せずに原料から直接グリーンシートを作る方法に関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。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５５−１９５６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにポリエチレンをバインダとしてセラミックシートを形成した場合、一般的に用いられているポリエステルフィルムなどのキャリアシート上にセラミックスラリーを塗工（キャスティング）して得られる生シートと比較して、キャリアシートが不要であることや１０μｍ以下の厚みであってもセラミックシートが単独で取扱いができるほどに高強度であるといった利点がある一方で、セラミックシート中に存在する空隙の比率が大きくなりやすく、金属ペーストを直接セラミックシートに印刷すると、金属成分がセラミックシートの内部まで浸入することとなる。
【０００７】
近年、積層セラミックコンデンサは高容量化を達成するために、セラミックシートの薄層化が図られており、高強度以外に金属成分の浸入を徹底的に抑制することが必要とされているが、これはセラミックシート中に浸入した金属成分によって導電体層２間がショートし、積層セラミックコンデンサのショート不良を起こすという問題点を有しているからである。
【０００８】
そこで本発明は薄層化したシートであっても、積層後にショート不良の少ない複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いた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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシートであり、この上に金属ペーストを印刷したとしても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制でき、この複合セラミックシートを使用したセラミック電子部品においてショート不良を著しく低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第１の工程と、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第２の工程と、前記セラミックシートの空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する第３の工程とを備える複合セラミックシートの製造方法であり、内部への金属成分の浸入を防止しショート不良を低減できる複合セラミックシートを提供することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第１の工程と、第２のセラミック粉末と第２の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第２の工程と、前記セラミックシート上に前記セラミックスラリーを塗工する第３の工程と、第３の工程により得られる複合セラミックシート上に導電体層を形成する第４の工程と、この導電体層が前記複合セラミックシートを挟んで対向するように複数枚積層して積層体を得る第５の工程と、この積層体を焼成する第６の工程とを備えるセラミック電子部品の製造方法であり、ショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができる。
【００１３】
請求項４〜６に記載の発明は、第１の有機物はポリオレフィンであり、第２の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有することを特徴とし、高強度でかつ高密度な複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【００１４】
請求項７〜９に記載の発明は、第２の有機物は第１のセラミック粉末と第１の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものであることを特徴とし、高強度でかつ高密度な複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、導電体層を形成する第４の工程の前に第３の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程を設ける請求項３に記載のセラミック電子部品の製造方法であり、第１の有機成分としてポリオレフィン樹脂を含有する場合、第１のセラミックシートは約５０体積％の空隙を有しており、第２のセラミックシートとあわせたセラミックシートを加熱、加圧することで空隙を５体積％〜２０体積％にまで削減することができる。このことにより、高強度、高密度なセラミックシートを作製することができ、ショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、導電体層を形成する第４の工程の前に第３の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程において、前記加熱の温度は第２の樹脂の軟化点の温度以上でかつ第１の樹脂の融点以下の温度である請求項１０に記載のセラミック電子部品の製造方法であり、第２の樹脂としてポリビニルブチラール樹脂、第１の樹脂としてポリオレフィン樹脂を含有する場合、７０℃〜１３０℃の温度範囲で加熱することで第２のセラミック粉末の粒子およびポリビニルブチラール樹脂を第１のセラミックシート中に浸入しやすくすることができる。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、セラミックスラリー中にセラミックシートを浸漬することによりセラミックシート中の空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する請求項２に記載の複合セラミックシートの製造方法であり、ショート不良を低減することのできる複合セラミックシートを安定して大量かつ安価に量産することができる。
【００１８】
請求項１３〜１５に記載の発明は、第１の有機物が網目構造でかつこの有機物と第１のセラミック粉末とが層状に存在する請求項１に記載の複合セラミックシートであり、シート強度が高く取扱いが容易であるとともにセラミックスラリーが均等に分布しやすくなるため、このシートを用いて積層した場合にショート不良をより低減できる複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態におけるセラミックシートの作製工程を示す断面図である。チタン酸バリウム粉末、ポリエチレンを主成分とする第１のセラミックシート１はチタン酸バリウム粉末、ポリビニルブチラール樹脂、溶剤を主成分とし第２のセラミックシートとなるセラミックスラリー２中に浸漬され第１のセラミックシート上に第２のセラミックシート３が形成された後、加熱、加圧ローラー４により第２のセラミックシートが第１のセラミックシート中に圧入されて一体化され、乾燥機５で乾燥され、空隙が少なく高強度を有する複合セラミックシート６が得られる。
【００２０】
以下本発明の実施の形態について積層セラミックコンデンサを例に説明する。まず重量平均分子量が４００，０００のポリエチレン樹脂と平均粒径０．５μｍのチタン酸バリウムを主成分とするセラミック原料粉末とを用いて厚み３μｍの第１のセラミックシート１を準備する。このセラミックシートは空隙率６５％、空隙の８０％以上が０．２μｍ以上の直径を持つ空隙であり、また超高分子量のポリエチレン樹脂が網目構造に配向し、ポリエチレン樹脂とフィラーの役目を果たすセラミック粉末とが層状に存在するいわゆるマトリックス的な組織構造を有しているために高強度である。さらに樹脂とセラミック粉末が層状に存在する構造のため、シート厚みが薄くなってもセラミックスラリーを支持フィルム上に塗工して得られる従来のセラミックシートに見られるようなピンホールなどの欠陥が少ない。
【００２１】
一方、平均粒径０．２μｍのチタン酸バリウムとポリビニルブチラール樹脂、ブチルベンジルフタレート、酢酸ブチルなどの溶剤からなるセラミックスラリー２を作製する。後にチタン酸バリウム粉末は第１のセラミックシート１内に充填されなければならないので、第１のセラミックシート１の空隙の径よりも相対的に小さい平均粒径を有するものが選択されなければならない。
【００２２】
また平均粒径が小さくなるとスラリー作製時に凝集しやすいので、直径０．２ｍｍ以下のジルコニアビーズによる媒体攪拌ミルを用い、過度の凝集がない状態のスラリーにしておくと同時に、沈殿分離が激しい場合には分散剤を投入したり、常時攪拌しておくことが必要である。
【００２３】
セラミックスラリー２中の溶剤はポリエチレン樹脂を溶解しないものであり、また有機成分の内、少なくとも１種類はポリエチレン樹脂もより低温で軟化するものを混入させることが重要である。この構成とすることによりセラミックシートの性状を均一に保ち、かつ積層時のシート同士の接着性に優れるセラミックシートを作製することができる。
【００２４】
次に、このセラミックスラリー２中に第１のセラミックシート１を浸漬、通過させ、両面に第２のセラミックシート３のシート層を形成する。この時、スラリーの粘度やスラリー中の滞留時間を引き上げる速度などによって第２のセラミックシート３の厚みをコントロールすることができ、以上のような条件の選択により第２のセラミックシート３を２μｍの厚みで形成する。
【００２５】
次に第２のセラミックシート３を形成したセラミックシートを加熱、加圧ローラー４を用いて両面から加圧し、乾燥機５にて乾燥させる。
【００２６】
加熱、加圧ローラーによりセラミックシートに加える圧力としては１ＭＰａ〜３０ＭＰａ、乾燥温度としては７０℃〜１００℃の範囲で行う。加圧により、セラミックシートが高密度化し、幅方向に伸びが発生する場合があるが、厚みばらつきが発生しない範囲であれば問題ない。しかしながら、圧力があまりにも高すぎる場合にはシートが破損してしまうので、１ＭＰａ〜１５ＭＰａがより好ましい。
【００２７】
乾燥後のセラミックシートに溶剤が残存していると、積層時にシートに伸びが発生するので全セラミックシート中の残存溶剤が５重量％以下となるように、乾燥を行わなければならない。
【００２８】
乾燥後のセラミックシートの空隙率は２％〜２０％程度に減少させることができる。このシート上に導電体層となるニッケルペーストをパターン状に印刷し、乾燥させる。ニッケルペースト中にはニッケル粉末の他、ポリビニルブチラールやアクリルなどの樹脂成分と酢酸ブチルなどの溶剤成分が含有されている。
【００２９】
ニッケル粉末の粒径は０．１μｍ〜０．４μｍの範囲である。このニッケルペーストが印刷された複数のセラミックシートを準備し、１５０枚積み重ね１００℃、１０ＭＰａの条件で積層を行う。積層時の温度は、第２のセラミックシート３の樹脂成分が軟化する温度以上、分解温度以下で行うことができる。
【００３０】
さらに、１４０℃〜１６０℃、１０ＭＰａ〜３０ＭＰａの範囲で本加圧を行う。このときの温度はポリエチレン樹脂の融点より２０℃低い温度以上でありかつ融点より２０℃高い温度を超えない温度範囲で行うことが重要である。また本加圧の方式としては静水圧プレスが好ましい。
【００３１】
次にこの積層体を３．２ｍｍ×１６ｍｍに切断し、窒素および水素を用いて１３００℃で焼成し、焼結体の両端面に銅外部電極、ニッケルメッキ処理および錫メッキ処理を施し、積層セラミックコンデンサが得られる。
【００３２】
焼成後のセラミック層の厚みを測定すると２．５μｍであった。同様のセラミック層の厚みになるように従来の方式でも同様の積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３３】
両者のショート率の比較を（表１）に示す。（表１）より、本発明の場合には、十分にショート率を低減させていることが分かる。また、従来の方式において発生したショート箇所を解析してみるとセラミック層をニッケルが貫通していることが確かめられており、本発明におけるショート率の低減はこのようなニッケルの貫通を抑制したためであることが裏付けられた。
【００３４】
【表１】
2005029411.tif 000003
【００３５】
尚、本実施の形態においては焼成後のセラミックの厚みが２．５μｍであったが、焼成後の厚みが３μｍ以下で特に２μｍ以下の場合においてショート率の低減に効果を顕著に発揮するものである。
【００３６】
また、本実施の形態では第１のセラミックシート１の両面に第２のセラミックシート３のシート層を形成したが、第２のセラミックシート３がセラミックシート１の表または裏の片面に形成された場合でも同様の効果が得られる。
【００３７】
さらに第１のセラミックシート１をセラミックスラリーに浸漬する際に、セラミックスラリーの粘度を適性に調整し、浸漬を減圧下で行うことによりセラミックシート内部にセラミックスラリーを含浸することもでき、この場合には加熱、加圧ローラー４に替えて余分なスラリーをかきとおし、セラミックシートの厚みを抑制するためのかきおとし用ブレードを使用する場合もある。
【００３８】
また、積層セラミックコンデンサを例に説明したが、バリスタ、サーミスタ、多層基板、フィルタなどのセラミック電子部品においても同様の効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、本発明によると、高強度でかつ高密度のセラミックシートを作製することが可能となり、この上に金属ペーストを印刷しても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制することができるので、ショート不良を抑制でき、電子部品の歩留りの向上に絶大なる効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるセラミックシートの作製工程を示す断面図
【図２】積層セラミックコンデンサの一部断面斜視図
【符号の説明】
１  第１のセラミックシート
２  セラミックスラリー
３  第２のセラミックシート
４  加熱、加圧ローラー
５  乾燥機
６  複合セラミックシート
１１  積層セラミックコンデンサ
１２  セラミック誘電体層
１３  導電体層
１４  外部電極
【図１】
2005029411.tif 000004
【図２】
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