JP2000232035A - Manufacture of ceramic electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】積層セラミックコンデンサや積層
型圧電アクチュエータ、圧電トランス等のセラミックス
電子デバイスの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic electronic device such as a multilayer ceramic capacitor, a multilayer piezoelectric actuator, and a piezoelectric transformer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】セラミック電子デバイスの製造に用いら
れる機能性グリーンシートを製造する際は、まずセラミ
クスの原料である各種酸化物をボールミル等の分散混練
装置にて混練し、それを仮焼し、再びボールミル等で粉
砕する。そうして得られたセラミクスを用いて、有機結
合剤、溶剤を加え、ミキサー等の分散混練装置によって
分散混練を行うことによりスラリーを作成する。そのス
ラリーを用いて、図１に示すようなドクターブレード法
により機能性グリーンシートは製造される。ＰＥＴフィ
ルム巻き出し１１より巻き出されたＰＥＴフィルム１２
上に、ロール部１３に取り付けられたスラリータンク１
４からスラリー１５をギャップ１６より塗布し、その後
に乾燥炉１７を通して乾燥させグリーンシートを成形、
そしてシート巻き取り１８により巻き取って保管する。
そのシートを打ち抜き、電極層を塗布して、単層もしく
は積層のセラミック電子デバイスとして用いる。2. Description of the Related Art When manufacturing a functional green sheet used for manufacturing a ceramic electronic device, first, various oxides, which are raw materials of ceramics, are kneaded by a dispersion kneading apparatus such as a ball mill and calcined. Pulverize again with a ball mill or the like. Using the ceramics thus obtained, an organic binder and a solvent are added, and the mixture is dispersed and kneaded by a dispersing and kneading apparatus such as a mixer to form a slurry. Using the slurry, a functional green sheet is manufactured by a doctor blade method as shown in FIG. PET film 12 unwound from PET film unwind 11
The slurry tank 1 attached to the roll part 13
The slurry 15 is applied from 4 through the gap 16 and then dried through a drying furnace 17 to form a green sheet.
Then, the sheet is wound up by the sheet winding up 18 and stored.
The sheet is punched out, an electrode layer is applied, and used as a single-layer or laminated ceramic electronic device.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】現在のセラミック電子
デバイスに用いる機能性グリーンシートは、セラミクス
の原料となる各酸化物をミキサー等の分散混練装置によ
り混練し、その混練物を仮焼を行って反応させ、それを
再び分散混練装置によって粉砕したセラミクスを用いて
製造する。この手法だと、成膜を行うまでに工程数が非
常に多く、そしてその工程を行うための設備も必要とな
るため、製造コストと時間が非常にかかる。The functional green sheet used for the current ceramic electronic device is obtained by kneading oxides as raw materials of ceramics by a dispersion kneading device such as a mixer and calcining the kneaded material. The mixture is allowed to react, and it is produced again using the ceramics pulverized by the dispersion kneading apparatus. According to this method, the number of processes is extremely large until film formation is performed, and equipment for performing the process is also required.
【０００４】グリーンシートの製造方法として一般的な
ドクターブレード法ではスラリー粘度の高いものは使用
することができない。それゆえにスラリー粘度を低くす
るために、多量の水または溶剤を使用する。そのため
に、成膜工程の中に乾燥工程が必要不可欠である。ま
た、未仮焼セラミックのようにスラリー組成が均一でな
い場合には成分の偏りが生じることがある。As a method for manufacturing a green sheet, a general doctor blade method cannot use a slurry having a high slurry viscosity. Therefore, large amounts of water or solvent are used to lower the slurry viscosity. Therefore, a drying step is indispensable in the film forming step. In addition, when the slurry composition is not uniform, such as in uncalcined ceramics, the components may be biased.
【０００５】また、厚膜成膜の場合では、その厚みのた
めに乾燥時間が長く必要となり、表面が先に乾燥してし
まった時に乾燥後に表面が荒れるなど、条件も困難なも
のとなる。従って、厚膜単層、または内部電極間の広い
積層体の製造においては、薄膜のグリーンシート複数枚
積層する事になる。例えば内部電極層間が５００μｍあ
る積層圧電トランスにおいて、５０μｍのグリーンシー
トしか成膜できなければ、内部電極層を持つ生シート間
に９枚の調整用生シートを重ねて挟まなくてはならな
い。この際に５００μｍの内部電極層を有する生シート
を成膜することができれば、この積層工程の能力が向上
し、また高粘度のスラリーを用いることができれば溶剤
量を減らすことにより、その分低コストで圧電トランス
を提供することができる。[0005] In the case of forming a thick film, a long drying time is required due to the thickness of the film, and conditions are difficult, for example, when the surface is dried first, the surface becomes rough after drying. Therefore, in manufacturing a single-layer thick film or a laminate having a wide area between internal electrodes, a plurality of thin green sheets are laminated. For example, if only a green sheet having a thickness of 50 μm can be formed in a laminated piezoelectric transformer having an internal electrode layer of 500 μm, nine raw sheets for adjustment must be stacked and sandwiched between raw sheets having internal electrode layers. At this time, if a green sheet having an internal electrode layer of 500 μm can be formed, the ability of the laminating step is improved, and if a high-viscosity slurry can be used, the amount of solvent is reduced, thereby reducing the cost. Thus, a piezoelectric transformer can be provided.
【０００６】本発明の目的は、仮焼を省略させ、ドクタ
ーブレード法では困難な厚膜までのグリーンシートを自
由に成膜することを可能とし、より低コストなセラミッ
ク電子デバイスの製造法を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a ceramic electronic device at a lower cost by enabling calcination to be omitted and enabling green sheets to be freely formed up to a thick film which is difficult by the doctor blade method. It is to be.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では積層セラミックコンデンサや積層型圧
電アクチュエータ、圧電トランス等のセラミック電子デ
バイスの製造に用いられる機能性セラミックグリーンシ
ートの製造において、誘電体セラミックスの原料となる
各種酸化物と有機結合剤、分散剤を所定量秤量し、ミキ
サーやロール等の分散混練装置で前記各種酸化物と有機
結合剤、分散剤を混練し高粘度のスラリーとし、該スラ
リーを複数のロール間を通過させて所定厚みの非仮焼セ
ラミックグリーンシートを連続的に製造する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention relates to a method of manufacturing a functional ceramic green sheet used for manufacturing a ceramic electronic device such as a multilayer ceramic capacitor, a multilayer piezoelectric actuator, and a piezoelectric transformer. A predetermined amount of various oxides and organic binders and dispersants that are raw materials of dielectric ceramics are weighed, and the various oxides and organic binders and dispersants are kneaded with a dispersion kneading device such as a mixer or a roll to obtain a high viscosity. The slurry is passed through a plurality of rolls to continuously produce non-calcined ceramic green sheets having a predetermined thickness.
【０００８】この非仮焼セラミックグリーンシートを用
いて電極の印刷、積層等を行った後焼成し、場合によっ
て切断、外部電極の焼き付け等によりセラミック電子デ
バイスが得られる。Using this non-calcined ceramic green sheet, printing and laminating electrodes are performed, followed by firing, and, if necessary, cutting, baking of external electrodes, etc., to obtain a ceramic electronic device.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】製膜を高濃度スラリーを用いるこ
とのできるロールを用いて行う。高濃度スラリーとする
ことにより、原料酸化物を混練して仮焼無しで成膜して
も組成の偏析を避けることができる。また、低コストで
厚膜まで自由な膜厚のグリーンシートを製造することが
できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A film is formed using a roll capable of using a high-concentration slurry. By using a high-concentration slurry, segregation of the composition can be avoided even if the raw material oxide is kneaded to form a film without calcination. Further, a green sheet having a free thickness up to a thick film can be manufactured at low cost.
【００１０】このようにして作成したグリーンシートに
従来と同様にスクリーン印刷等で電極を形成し、必要枚
数積層し、焼成を行う。[0010] An electrode is formed on the thus prepared green sheet by screen printing or the like in the same manner as in the prior art, and a required number of layers are laminated and fired.
【００１１】必要に応じて、切断し、研磨、メッキ、外
部電極の焼き付け、樹脂コーティングを行うことによ
り、積層セラミックコンデンサや積層型圧電アクチュエ
ータ、圧電トランス等のセラミック電子デバイスを製造
する。As required, ceramic electronic devices such as multilayer ceramic capacitors, multilayer piezoelectric actuators, and piezoelectric transformers are manufactured by cutting, polishing, plating, baking external electrodes, and performing resin coating.
【００１２】[0012]
【実施例】（実施例１）化学組成がＰｂ（Ｍｎ・Ｓｂ）
0.10Ｔｉ0.45Ｚｒ0.45Ｏ3となる様にＰｂＯ、ＭｎＯ、
Ｓｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＺｒＯそれぞれの酸化物粉末原料
を秤量、プレ混合を行った。EXAMPLES (Example 1) Chemical composition is Pb (Mn.Sb)
0.10 Ti 0.45 Zr 0.45 O 3 PbO, MnO,
The oxide powder raw materials of Sb 2 O 5 , TiO 2 and ZrO were weighed and pre-mixed.
【００１３】従来のドクターブレード法ではセラミクス
粉末５ｋｇに対し、１５００ｍｌのエチルセルソルブと
ブチルカルビノール混合溶剤、バインダー２６０ｇを用
いて低粘度のスラリー１５を作成してグリーンシートを
成形する。In the conventional doctor blade method, a low-viscosity slurry 15 is prepared using 1500 ml of a mixed solvent of ethylcellosolve, butylcarbinol and 260 g of a binder with respect to 5 kg of ceramic powder to form a green sheet.
【００１４】実施例ではこの条件と同量のバインダー２
６０ｇに、溶剤はドクターブレード法の３分の１である
５００ｍｌを加え、１００゜Ｃに加熱し、バインダーを
溶かしてビヒクルを作成した。In the embodiment, the same amount of binder 2
To 60 g, 500 ml, which is one third of the doctor blade method, was added as a solvent, and the mixture was heated to 100 ° C. to dissolve the binder to prepare a vehicle.
【００１５】このビヒクルと５ｋｇのプレ混合粉末を２
本のロール（図２）上にのせる。そして２本のロール２
２、２３それぞれの回転速度を変えることによって混練
を行った。ロール２２，２３の回転によりロール間から
落ちてきたスラリーを再び上部よりロールを通す。それ
を数回繰り返すことにより粉末は十分に分散される。This vehicle and 5 kg of pre-mixed powder are mixed in 2
Place on a book roll (Figure 2). And two rolls 2
Kneading was performed by changing the rotation speed of each of Nos. 2 and 23. The slurry dropped from between the rolls by the rotation of the rolls 22 and 23 is again passed through the rolls from above. By repeating this several times, the powder is sufficiently dispersed.
【００１６】そして十分に混練された時点で、徐々にギ
ャップ２４を調整していき目標の膜厚に設定する。この
際、工程が進むにつれロール２２，２３2の回転速度を
落としてやり、シート表面や膜厚の誤差を小さくしてや
る。膜厚５００μｍを目標としてロール間のギャップを
５００μｍに設定した。その結果、±１０μｍという誤
差でグリーンシートを得ることができた。このセラミッ
クグリーンシートは、従来のものと比べ3分の1しか溶剤
を使っていないために乾燥は簡略化することができる。At the time of sufficient kneading, the gap 24 is gradually adjusted to a target film thickness. At this time, as the process proceeds, the rotational speed of the rolls 22 and 232 is reduced to reduce errors in the sheet surface and film thickness. The gap between the rolls was set to 500 μm with a target of a film thickness of 500 μm. As a result, a green sheet could be obtained with an error of ± 10 μm. Drying can be simplified because this ceramic green sheet uses only one third of the solvent compared to the conventional one.
【００１７】このシートの密度に関しては従来の生シー
トが４．６ｇ／ｍｌであるのに対し、ロールによる成膜
生シートは５．０ｇ／ｍｌであった。これはロールによ
る成膜では成膜時に圧力がかかるために若干高くなって
いる。The density of this sheet was 4.6 g / ml for a conventional raw sheet, whereas the density of a film-formed raw sheet using a roll was 5.0 g / ml. This is slightly higher in roll-formed film formation because pressure is applied during film formation.
【００１８】シートの引っ張り強度についても、ドクタ
ーブレードによる生シートは０．５２ｋｇ／ｍｍに対し
ロール成膜生シートが０．４６ｋｇ／ｍｍと若干低いも
のとなっているが、ハンドリング上問題はない。Regarding the tensile strength of the sheet, the raw sheet produced by a doctor blade has a slightly lower value of 0.46 kg / mm as compared with 0.52 kg / mm, but there is no problem in handling.
【００１９】[0019]
【表１】シート特性データ [Table 1] Sheet characteristic data
【００２０】このロール成膜グリーンシートに外部電極
を塗布し、積層、熱プレスした後に焼結を行い、外部電
極を塗布して圧電トランス（図３）を製造した。この圧
電トランスの振動子特性Cd1、C1、Cd2、C2、L1、L2、R
1、R2（入力部が1、出力部が2）をそれぞれ測定した結
果、仮焼を行ってドクターブレード法にて製造した圧電
トランスと比較してもほとんど差は見られなかった。
（表２）An external electrode was applied to the roll-formed green sheet, laminated, hot-pressed, sintered, and the external electrode was applied to produce a piezoelectric transformer (FIG. 3). Vibrator characteristics Cd1, C1, Cd2, C2, L1, L2, R of this piezoelectric transformer
As a result of measuring R1 and R2 (the input portion was 1 and the output portion was 2), almost no difference was observed even when compared with the piezoelectric transformer manufactured by the doctor blade method after calcination.
(Table 2)
【００２１】[0021]
【表２】動子特性比較 Cd；制動容量、C；等価直列容量、L；等価直列インダク
タンス R；等価直列抵抗、γ：容量比[Table 2] Comparison of moving element characteristics Cd: braking capacity, C: equivalent series capacity, L: equivalent series inductance R: equivalent series resistance, γ: capacity ratio
【００２２】以上より仮焼無しで行ったロール成膜グリ
ーンシートを用いた積層デバイスは、仮焼粉砕を行った
ものをドクターブレード法にて製造したグリーンシート
による積層デバイスと比較して遜色ない。本実施例では
積層圧電トランスの例で示したが、ロール成膜グリーン
シートは厚くできるので、一枚で単板型の圧電トランス
として適用することもできる。As described above, the laminated device using the roll-formed green sheet without calcining is inferior to the laminated device with the green sheet manufactured by the doctor blade method after calcining and pulverizing. In this embodiment, the example of the laminated piezoelectric transformer has been described. However, since a roll-formed green sheet can be made thicker, it can be applied as a single-plate type piezoelectric transformer.
【００２３】（実施例２）実施例１と同様に、化学組成
がＰｂ（Ｍｎ0.50・ＷＯ0.50）Ｏ３−Ｐｂ（Ｎｉ 0.33・
Ｎｂ0.67）Ｏ3−ＰｂＴｉＯ3となる様にＰｂＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＷＯ3等のそれぞれの酸化物粉末原料の秤量を行
い、そこに有機結合剤、分散剤を所定量秤量したものを
加え、ロール上で分散混練、及びグリーンシートの成膜
を行った。(Example 2) Chemical composition similar to Example 1
Is Pb (Mn0.50・ WO0.50) O3-Pb (Ni 0.33・
Nb0.67) OThree-PbTiOThreePbO, Mg so that
O, WOThreeWeigh each oxide powder raw material
Then, a predetermined amount of organic binder and dispersant are weighed
In addition, dispersing and kneading on a roll, and forming a green sheet
Was done.
【００２４】このグリーンシートに電極を塗布し、積
層、熱プレスを行い、その後に焼結、外部電極を塗布し
て、積層セラミクスコンデンサー（図４）を作成した。
このセラミクスコンデンサーの静電容量を測定したとこ
ろ１０μFであった。これと同様の材料、構造のセラミ
クスコンデンサーをドクターブレード法を用いて製造し
た場合、静電容量はロールを用いた場合と同様に１０μ
Fとなる。An electrode was applied to the green sheet, laminated and hot-pressed, and then sintered and an external electrode was applied to produce a laminated ceramic capacitor (FIG. 4).
When the capacitance of the ceramic capacitor was measured, it was 10 μF. When a ceramic capacitor having the same material and structure as the above is manufactured by the doctor blade method, the capacitance is 10 μm as in the case of using a roll.
Becomes F.
【００２５】以上の様にロール成膜により仮焼無しで製
造した積層デバイスは、粉砕仮焼を行いドクターブレー
ドにより製造した積層デバイスと比較しても遜色無い。As described above, a laminated device manufactured by roll film formation without calcining is comparable to a laminated device manufactured by pulverizing and calcining and manufactured by a doctor blade.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明ではロールを用いて機能性グリー
ンシートを成膜する。分散混練機であるロールを用いる
ために、セラミクスの原材料である各酸化物を混練する
ことができ、また、ロール間のギャップによりその膜厚
を決定することができ、全体の製造工程を簡略化するこ
とができる。According to the present invention, a functional green sheet is formed using a roll. Since the rolls are used as a dispersing kneader, each oxide, which is a raw material for ceramics, can be kneaded, and the film thickness can be determined by the gap between the rolls, thereby simplifying the entire manufacturing process. can do.
【００２７】また、ドクターブレード法では困難な高粘
度のスラリーを用いて成膜をすることができるため、
水、有機溶剤を減らすことができ、厚膜の成膜時に問題
となる乾燥を簡略化することができることから、ドクタ
ーブレード法では困難な厚膜のグリーンシートを容易に
成形することができる。これにより、厚みの大きい単
層、もしくは積層電子デバイスを低コストで容易に提供
することができる。In addition, since a film can be formed using a slurry having a high viscosity, which is difficult with the doctor blade method,
Since water and organic solvents can be reduced, and drying, which is a problem when forming a thick film, can be simplified, a green sheet having a thick film, which is difficult with the doctor blade method, can be easily formed. Thereby, a single-layer or multilayer electronic device having a large thickness can be easily provided at low cost.
【００２８】また、本発明では、仮焼行程を省略でき
る。これはセラミック電子デバイスの製造において、大
幅な行程の簡略化と、コストの削減となる。In the present invention, the calcining step can be omitted. This greatly simplifies the process and reduces costs in the manufacture of ceramic electronic devices.
【図１】本発明のロールに関する説明図FIG. 1 is an explanatory view of a roll according to the present invention.
【図２】従来のドクターブレード法に関する説明図FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional doctor blade method.
【図３】本発明の圧電トランスFIG. 3 is a piezoelectric transformer of the present invention.
【図４】本発明の積層コンデンサーFIG. 4 is a multilayer capacitor of the present invention.
１１ ＰＥＴフィルム巻出し １２ ＰＥＴフィルム １３，２２，２３， ロール １４ スラリータンク １５，２１ スラリー １６，２４ ギャップ １７ 乾燥機 １８ ＰＥＴ巻き取り ３１，４１ 内部電極 ３２，４２ 外部電極 ３３，４３ セラミック REFERENCE SIGNS LIST 11 PET film unwinding 12 PET film 13, 22, 23, roll 14 slurry tank 15, 21 slurry 16, 24 gap 17 dryer 18 PET winding 31, 41 internal electrode 32, 42 external electrode 33, 43 ceramic
Claims (2)
有機結合剤、分散剤を所定量秤量し、ミキサーやロール
等の分散混練装置で前記各種酸化物と有機結合剤、分散
剤を混練し高粘度のスラリーとし、該スラリーを複数の
ロール間を通過して一定厚みのセラミックグリーンシー
トを連続的に製造し、該セラミックグリーンシートに電
極を印刷したものを、焼成することを特徴とするセラミ
ック電子デバイスの製造方法。1. A predetermined amount of various oxides, an organic binder and a dispersant, which are raw materials for ceramics, are weighed, and the various oxides, the organic binder and the dispersant are kneaded by a dispersing kneading device such as a mixer or a roll to obtain a high kneaded material. A slurry having a viscosity, passing the slurry between a plurality of rolls to continuously produce ceramic green sheets having a constant thickness, and firing the ceramic green sheets with electrodes printed thereon, and firing the ceramic green sheets. Device manufacturing method.
有機結合剤、分散剤を所定量秤量し、ミキサーやロール
等の分散混練装置で前記各種酸化物と有機結合剤、分散
剤を混練し高粘度のスラリーとし、該スラリーを複数の
ロール間を通過して一定厚みのセラミックグリーンシー
トを連続的に製造し、該セラミックグリーンシートに電
極を印刷したものを積層し、焼成することを特徴とする
セラミック電子デバイスの製造方法。2. Predetermined amounts of various oxides, organic binders, and dispersants serving as raw materials for ceramics are weighed, and the various oxides, organic binders, and dispersants are kneaded by a dispersing kneading device such as a mixer or a roll. A slurry having a viscosity, passing the slurry between a plurality of rolls to continuously produce ceramic green sheets having a constant thickness, laminating the ceramic green sheets with electrodes printed thereon, and firing. A method for manufacturing a ceramic electronic device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032911A JP2000232035A (en) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | Manufacture of ceramic electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032911A JP2000232035A (en) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | Manufacture of ceramic electronic device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232035A true JP2000232035A (en) | 2000-08-22 |
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ID=12372090
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|---|---|---|---|
| JP11032911A Pending JP2000232035A (en) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | Manufacture of ceramic electronic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000232035A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057013A (en) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Rohm Co Ltd | Method of manufacturing chip type resistor |
| KR100699590B1 (en) | 2005-04-21 | 2007-03-23 | 삼성전기주식회사 | Method of making upper/lower and left/right external electrode, and electronic parts manufactured for method thereof |
| US7244389B2 (en) | 2002-11-25 | 2007-07-17 | Kyocera Corporation | Method of manufacturing piezoelectric ceramics |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP11032911A patent/JP2000232035A/en active Pending
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