(57)【要約】【課題】移動体通信機器やデジタルカメラなどの各種電子機器に使用される積層セラミック電子部品において、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めることを目的とする。【解決手段】誘電体セラミックシート１となる第１のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂を含有し、前記第２のセラミックスラリーは、重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂からなり、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で５〜１２ｗｔ％に構成することにより、段差吸収用セラミック層３で誘電体グリーンシート間の密着性を高め、更に、段差吸収用セラミック層のシート強度を確保するとともにシートの可塑性を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のセラミックスラリーを成形してセラミックシートを作製する第１の工程と、前記セラミックシート上に複数の電極部をパターン状に形成する第２の工程と、前記セラミックシート上の電極部が形成されていない領域に第２のセラミックスラリーからなる段差吸収用セラミック層を形成する第３の工程と、第３の工程で得られたセラミックシートを複数枚積み重ねてセラミック生積層体を作製する第４の工程と、前記セラミック生積層体を積層方向に加圧し所定の形状に切断したのち焼成する第５の工程と、前記焼結体の両端面に外部電極を形成する第６の工程を含み、前記第１および第２のセラミックスラリーは有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂を含有し、前記第２のセラミックスラリーは重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高い２種類のポリビニルブチラール樹脂を含むものであり、かつ第２のセラミックスラリー中のポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末に対する重量比率で５〜１２ｗｔ％である積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
第２のセラミックスラリーとして、第２のセラミックスラリー中に含有される重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂は、前記第２のセラミックスラリー中に含まれる総樹脂量の７０ｗｔ％以上であるものを用いる請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
第２のセラミックスラリーとして、セラミック粉末と有機溶剤、有機バインダーとを含み、セラミックスラリー全体に占めるセラミック粉末の重量比率は５０ｗｔ％以上のものを用いる請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
第１のセラミックスラリーとして、重合度１５００以上のポリビニルブチラール樹脂と重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂との２種類のブチラール樹脂を含み、重合度１５００以上のポリビニルブチラール樹脂は第１のセラミックスラリー中の総樹脂量の５０ｗｔ％以上であるものを用いる請求項１に記載の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】
本発明は、各種電子機器に用いら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】
近年、移動体通信機器などの電子機器は小型化、軽量化が進み、それに使用される電子部品も小型化および軽量化が要求されるようになってきている。例えば、積層セラミックコンデンサにおいては、小型化、薄型化、大容量化が求められ、積層数の増大に伴って構造欠陥を抑制し、また信頼性を高めるための発明が種々なされている。
【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】
図４に示すように、誘電体スラリーで形成された誘電体セラミックグリーンシート１上に導電ペーストを印刷して複数の内部電極層２を形成し、前記内部電極層２の間および端部に誘電体ペーストを印刷して内部電極層２の厚みと同程度の厚みを有する段差吸収用誘電体層３を形成する。次に、内部電極層２と段差吸収用セラミック層３の上に上記スラリーによる重ね用セラミック層４を形成する。これを、各層の内部電極２が所定の位置関係となるように所定枚数積み重ね、この積層体の上下に内部電極が形成されていない誘電体セラミックグリーンシート１を複数枚積み重ねてセラミック生積層体を得る。次に、セラミック生積層体を積層方向に加圧し、所定の形状に切断して個片のグリーンチップを作製して焼成し、内部電極の端部が露出する焼結体の両端面に外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを得ていた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連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。
【特許文献１】特開平０９−１０６９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ますます積層セラミックコンデンサの小型化、大容量化が要求され、それとともに誘電体層および内部電極を薄層化することで高積層化を図ってきている。誘電体層を薄層化するには誘電体セラミックシート強度の向上が不可欠であるが、セラミックシートの強度を高くした場合には、接着強度が低下するという問題が発生する。よって、従来の積層セラミックコンデンサの製造方法では、誘電体セラミックシート間の密着性が悪くなり、焼成時に引き起こされる内部ストレスによって焼結体にデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しやすくなり、更には信頼性能を低下させるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、誘電体セラミックシートと段差吸収用セラミック層を異なる樹脂組成で構成し、段差吸収用セラミック層でセラミックシートの接着性を高めるものである。これにより、薄膜セラミックシートを多数積層する場合においても、焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めた積層セラミック電子部品の製造方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
本発明は、誘電体セラミックシート１となる第１のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）を含有し、第２のセラミックスラリーは、重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂とを含み、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で５〜１２ｗｔ％であるという構成を有しており、これにより、誘電体グリーンシート間の密着性が上がり、また使用するバインダーが低重合度であるため、有機バインダーの脱脂が容易になる。更に、段差吸収用セラミック層の強度を確保するとともに、可塑性を高めて積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。これにより、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、誘電体セラミックシートとなる第１のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層となる第２のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂を含有し、前記第２のセラミックスラリーは、重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂との２種類からなり、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で５〜１２ｗｔ％であるという構成を備えることにより、段差吸収用セラミック層で誘電体グリーンシート間の密着性を上げ、その上有機バインダーの脱脂性を高めることができる。更に、段差段差吸収用セラミック層のシート強度を確保するとともにシートの可塑性を高めて積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。このため、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高め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】
【００１１】
以下、一実施の形態を用いて、本発明の請求項１〜４に記載の発明について説明する。
【００１２】
本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関するものであり、積層セラミックコンデンサの製造方法を例に一実施の形態について説明する。
【００１３】
まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、内部電極２となるニッケルペーストをグラビア印刷法によりポリエステルフィルム５上に印刷して乾燥し、厚さ２μｍ以下の内部電極２を得る。
【００１４】
次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、以下の方法で誘電体セラミックシート１および段差吸収用セラミック層３を形成する。
【００１５】
まず、誘電体セラミックシート１を得るために、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉末および有機溶剤、ポリビニルブチラール樹脂からなる第１のセラミックスラリーを作製する。この第１のセラミックスラリーをポリエステルフィルム５上にドクターブレード法などにより成形し、乾燥工程を経て厚さ５μｍ以下の誘電体セラミックシート１を得る。続いて、段差吸収用セラミック層３を得るための第２のセラミックスラリーを、セラミック粉末および有機溶剤、ポリビニルブチラール樹脂から作製する。この第２のセラミックスラリーを用いて、内部電極２とは逆のパターン形状で、かつ同等の高さとなるように段差吸収用セラミック層３を前記誘電体セラミックシート１上にグラビア印刷法により形成する。以上のように作製した段差吸収用セラミック層３を備えた誘電体セラミックシート１と内部電極２を所定の位置関係となるように交互に熱転写により複数回積層し、この積層体の上下に段差吸収用セラミック層３が形成されていない誘電体セラミックシート１を積み重ねて図１に示すようなセラミック生積層体を得る。
【００１６】
次に、セラミック生積層体を積層方向に加圧し、所定の形状に切断して個片のグリーンチップを作製して焼成し、内部電極が露出した焼結体の両端面に外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを得る。
【００１７】
上記セラミックスラリーの作製において、まず、前記誘電体セラミックシート１となる第１のセラミックスラリー中には有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して９ｗｔ％含有する。この樹脂総量に対して、重合度３５０のポリビニルブチラール樹脂を３０％、重合度１０００のポリビニルブチラール樹脂を７０％含有する。一方、段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して７ｗｔ％含有する。この樹脂総量に対して、重合度３５０のポリビニルブチラール樹脂を３０％、重合度８００のポリビニルブチラール樹脂を７０％含有させて積層セラミックコンデンサを作製し、（表１）に示す試料番号１とした。
【００１８】
ここで、段差吸収用セラミック層３は低重合度バインダーを含有するため接着力が高く、誘電体セラミックシート間の密着性が上がり、かつ低重合度バインダーのため有機バインダーの脱脂を容易にすることができる。また、低重合度バインダーとともに高重合度バインダーを含有することによりセラミック層の強度を確保するとともに、可塑性を備え、積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。これにより、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。
【００１９】
同様に、段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリー中のポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して７ｗｔ％含有し、この樹脂総量に対して、重合度３５０のポリビニルブチラール樹脂を８０％、重合度８００のポリビニルブチラール樹脂を２０％含有するものを用いて積層セラミックコンデンサを作製し、（表１）に示した試料番号２とした。
【００２０】
ここで、段差吸収用セラミック層３は低重合度バインダーの含有率が増えることで接着力がさらに高まり、誘電体セラミックシート間の密着性をあげることができる。かつ低重合度バインダーのため有機バインダーの脱脂を容易にすることができる。また、低重合度バインダーとともに高重合度バインダーを含有することによりセラミック層の強度を確保するとともに、高い可塑性を備え、積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くして焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。
【００２１】
さらに、段差吸収用セラミック層３となる前記第２のセラミックスラリー中に含まれるセラミック粉末の比率を５０％以上にして積層セラミックコンデンサを作製し、（表１）に示した試料番号３とした。
【００２２】
ここで、段差吸収用セラミック層の密度が上がり、焼成時に引き起こされる密度差によるストレスを緩和して、薄膜のセラミックシートを多数積層する場合においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。
【００２３】
最後に、誘電体セラミックグリーンシート１となる第１のセラミックスラリー中に含有するポリビニルブチラール樹脂はセラミック粉末重量に対して９ｗｔ％とし、そのうち重合度１５００のポリビニルブチラール樹脂を５０％、重合度３５０のポリビニルブチラール樹脂を５０％として積層セラミックコンデンサを作製し、（表１）に示した試料番号４とした。
【００２４】
この構成により、誘電体セラミックシートの強度を上げて、誘電体層の薄膜化においても特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。
【００２５】
なお、ポリビニルブチラール樹脂の重合度を上げることでシートの接着力は低下するが、段差吸収用セラミック層３に低重合度バインダーを含有することでシートの接着力を確保して焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生を抑えることができる。
【００２６】
また、比較例として、特許文献１に示した特開平０９−１０６９５に基づいて誘電体セラミックグリーンシート１となる第１のセラミックスラリーと段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリーは同じスラリーを用いる以外は、本発明の一実施の形態と同様にして積層セラミックコンデンサを作製し、（表１）に示した試料番号５とした。ここで試料番号５では重合度８００のポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して９ｗｔ％含有したセラミックスラリーを用いて作製した。
【００２７】
以上のようにして作製した試料番号１〜５（試料番号５は従来法による比較例）の積層セラミックコンデンサについて、以下にその特性等を説明する。
【００２８】
上記の各試料について、焼結体構造欠陥および特性不良率、信頼性能を評価した結果を、（表１）に示す。ここで、内部構造欠陥は、焼結体のデラミネーションやクラック等の有無を外観上および樹脂埋め込み内部観察により発生の有無を調べた。内部構造欠陥の発生なしの場合「○（良）」とし、発生ありの場合「×（不可）」としている。特性不良率は、ショート、耐電圧小の特性不良率を示している。また、信頼性能は、８５℃試験槽にて製品定格電圧の２倍の直流電圧を１０００時間連続印加した後の絶縁抵抗を測定した。絶縁抵抗劣化のない場合「○（良）」とし、劣化ありの場合「×（不可）」としている。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
この（表１）に示すように、本実施の形態により焼結体のデラミネーションやクラック等の内部構造欠陥の発生を抑えることができる。また、特性不良率を下げて製品品質を上げ、信頼性能を高めることができる。
【００３１】
以上のように、本発明のセラミック電子部品の製造方法によれば、誘電体セラミックシート１となる第１のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂を含有し、前記第２のセラミックスラリーは、重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂からなり、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で５〜１２ｗｔ％に構成することにより、誘電体グリーンシート間の密着性が上がり、また低重合度バインダーであるため有機バインダーの脱脂性を高めることができる。更に、段差吸収用セラミック層のシート強度を確保するとともにシートの可塑性を高めて積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。これにより、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。また、段差吸収用セラミック層３となる第２のセラミックスラリーは、重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂から構成されるため、誘電体セラミックシート１となる第１のセラミックスラリーよりも有機バインダー量を少なくすることができ、有機バインダーの脱脂性を高めたり、グリーンチップ同士の付着を緩和することができる。なお、本実施の形態ではポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で５〜１２ｗｔ％としているが、５ｗｔ％未満では十分なシート接着性を得ることができず、一方、１２ｗｔ％を超えた場合はグリーンチップ同士の付着（くっつき）が多くなるため生産性が低下してしまう。
【００３２】
また、前記第２のセラミックスラリーに含有される重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂は、総樹脂量の７０％以上に構成することにより、段差吸収用セラミック層３のシート強度を確保するとともにシートの可塑性が上がり、積層時の圧力によって内部電極との間の空隙を無くして焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。
【００３３】
また、第２のセラミックスラリー中に含まれるセラミック粉末の比率を５０％以上に構成することで、段差吸収用セラミック層のシート密度が上がり、焼成時に引き起こされるシート密度差によるストレスを緩和して、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。
【００３４】
また、本実施の形態において、第１のセラミックスラリーの樹脂組成を重合度１５００以上のポリビニルブチラール樹脂と重合度３５０以下のポリビニルブチラール樹脂との２種類からなり、重合度１５００以上のポリビニルブチラール樹脂は総樹脂量の５０％以上に構成することにより、誘電体グリーンシートの強度を強くすることができる。さらに低重合度バインダーの比率が高いため有機バインダーの脱脂性を良くすることができる。これにより、誘電体層の薄膜化においても特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。
【００３５】
なお、本実施の形態では誘電体セラミックシート上に段差吸収用セラミック層を形成しているが、誘電体セラミックシート、段差吸収用セラミック層、内部電極を個別にポリエステルフィルムなどの支持体上に作製し、各々を順次転写などの方法により積層しても良い。
【００３６】
また、誘電体セラミックシート上に内部電極を形成し、それとは別のポリエステルフィルムなどの支持体上に段差吸収用セラミック層を作製したものを用いて転写などの方法により積層しても良い。
【００３７】
さらに、誘電体セラミックシート上に内部電極および段差吸収用セラミック層３を作製して積層しても同様の効果が得られる。
【００３８】
また、本実施の形態では内部電極２および段差吸収用セラミック層３をグラビア印刷法により形成しているが、スクリーン印刷法にて形成しても同様の効果が得られる。さらに、段差吸収用セラミック層３は内部電極２とは逆のパターン形状で形成しているが、内部電極２の形成されていない幅方向の領域にストライプ形状に形成しても同様の効果が得られる。
【００３９】
なお、誘電体セラミックシート１および段差吸収用セラミック層３は、ポリビニルブチラール樹脂以外のポリアセタール類においても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の積層セラミック電子部品の製造方法は、移動体通信機器、デジタルカメラ等の各種電子機器に用いられる積層セラミックコンデンサ以外にも、積層セラミックサーミスタ、積層セラミックバリスタなどの各種積層セラミック電子部品の製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態における、誘電体セラミックシート、内部電極、段差吸収用セラミック層を形成した状態を示す断面図
【図２】（ａ）、（ｂ）同フィルム上に内部電極を形成した状態を示す斜視図、ならびに断面図
【図３】（ａ）、（ｂ）同フィルム上に誘電体セラミックシートおよび段差吸収用セラミック層を形成した状態を示す斜視図、ならびに断面図
【図４】従来の積層セラミック電子部品の製造方法における、生積層体の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００４２】
１  誘電体セラミックシート
２  内部電極
３  段差吸収用セラミック層
４  重ね用セラミック層
５  ポリエステルフィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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