JP2011151149A - 積層型電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミック層と電極層とが積層された素子本体を有する積層型電子部品を製造する方法であって、グリーンシートと電極パターンとが積層されたグリーン積層体を切断して、バインダ樹脂、溶剤および可塑剤を少なくとも含むグリーンチップを得る工程と、大気圧未満の圧力とした減圧雰囲気であって、かつ該雰囲気中の酸素分圧が、10Pa以上、大気圧における空気中の酸素分圧未満である雰囲気において、グリーンチップを熱処理する工程と、熱処理後のグリーンチップを研磨する工程と、研磨後のグリーンチップを、脱バインダ処理および焼成して、素子本体を得る工程と、を有する積層型電子部品の製造方法。
【選択図】なし
Description
セラミック層と電極層とが積層された素子本体を有する積層型電子部品を製造する方法であって、
グリーンシートと電極パターンとが積層されたグリーン積層体を切断して、バインダ樹脂、溶剤および可塑剤を少なくとも含むグリーンチップを得る工程と、
大気圧未満の圧力とした減圧雰囲気であって、かつ該雰囲気中の酸素分圧が、10Pa以上、大気圧における空気中の酸素分圧未満である雰囲気において、前記グリーンチップを熱処理する工程と、
熱処理後の前記グリーンチップを研磨する工程と、
研磨後の前記グリーンチップを、脱バインダ処理および焼成して、前記素子本体を得る工程と、を有する。
前記端子電極が、前記素子本体表面に付与される端子電極用塗料を焼き付けて形成される焼き付け層と、前記焼き付け層の上に形成されるめっき層と、から構成される。このようにすることで、本発明の効果をより高めることができる。
まず、本発明に係る方法により製造される積層型電子部品の一例として、積層セラミックコンデンサの全体構成について説明する。
次に、本実施形態に係る製造方法の一例として、積層セラミックコンデンサ2を製造する方法について説明する。
次に、上述のグリーンシート用塗料を用いて、図2(A)に示すように、支持体としてのキャリアシート20上に、好ましくは2.0〜7.0μm程度の厚みで、グリーンシート10aを形成する。
次に、図2(B)に示すように、グリーンシート10aの一方の表面には、焼成後に図1に示す内部電極層12を構成することとなる電極パターン12aが形成される。電極パターン12aの形成方法としては、特に限定されないが、印刷法、転写法、薄膜法などが例示される。本実施形態では、スクリーン印刷により、グリーンシート10a上に内部電極層用塗料が所定パターンで塗布される。その後乾燥され、電極パターン12aが形成される。
その後、図3(A)に示すように、内部電極パターン12aが形成されたグリーンシート10a(内層用グリーンシート)をキャリアシート20から剥離し、内部電極パターン12aが形成されていないグリーンシート10aを複数枚積層したもの(外層用グリーンシート)の上に、積層する。そして、図3(B)に示すように、この作業を繰り返し、内層用グリーンシートを所望の積層数まで交互に積層し、最後に複数枚積層した外層用グリーンシートを積層して、積層方向の両側から外層用グリーンシートで内層用グリーンシートを挟み込んだ構成を有するグリーン積層体を作製する。
固化乾燥処理は、雰囲気圧力を大気圧未満の圧力とした減圧雰囲気であって、かつ該雰囲気中の酸素分圧が10Pa以上、大気圧における空気中の酸素分圧未満である雰囲気で行う。雰囲気圧力は、40Pa以上大気圧未満であることが好ましく、50〜5000Paであることがより好ましい。また、酸素分圧は、1000Pa以下であることが好ましく、10〜1000Paであることがより好ましい。
固化乾燥後、グリーンチップに対し研磨を行う。研磨方法は特に制限されず、また、乾式であるか湿式であるかは問わない。本実施形態では、湿式バレル研磨を行う。湿式バレル研磨では、バレル容器にメディアおよび水とともにグリーンチップを投入し、公知のバレル機により所定時間研磨を行う。なお、メディアとしては、アルミナ、ジルコニア等のボールまたはビーズを用いればよい。本実施形態のように研磨を湿式バレル研磨とした場合には、弱い衝撃力で研磨できるため、グリーンチップに欠陥が生じにくくすることができる。また、液体がグリーンチップに浸入した場合にも、クラックの成長を防止することができる。
研磨後に脱バインダ処理を行う。本実施形態では、内部電極層12を形成するための導電体材料としてNiが含有されているため、脱バインダ処理における雰囲気は、空気中または窒素雰囲気にすることが好ましい。また、それ以外の脱バインダ条件としては、昇温速度を好ましくは5〜300℃/時間、保持温度を好ましくは200〜400℃、温度保持時間を好ましくは0.5〜20時間とする。
グリーンシート用塗料の作製
セラミック粉末としてのBaTiO3系粉末:100重量部と、バインダ樹脂としてのアクリル樹脂:4.8重量部と、溶剤としての酢酸エチル:100重量部、溶剤としてのトルエン:4重量部と、可塑剤としてのフタル酸ジオクチル(DOP):2.4重量部と、をボールミルでスラリー化してグリーンシート用塗料とした。
平均粒径が0.2μmのNi粒子100重量部と、有機ビヒクル(エチルセルロース8重量部をブチルカルビトール92重量部に溶解したもの)40重量部、ブチルカルビトール10重量部とを3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極層用塗料とした。
上記のグリーンシート用塗料を用いて、PETフィルム上に、厚み3.0μmのグリーンシートを形成し、乾燥することでグリーンシート10aを作製した。乾燥条件は、乾燥炉内の温度が60℃〜70℃、乾燥時間が2分であった。次に、形成したグリーンシートの表面に、電極パターン12aを形成した。電極パターン12aは、上記の内部電極層用塗料を用いた印刷法により、1.5μmの厚みで形成した。続いて、図3に示す方法で、次々に、電極パターン12aが形成されたグリーンシート10a(内層用グリーンシート)を外層用グリーンシートの上に積層し、グリーン積層体を形成した。このグリーン積層体を、所定サイズに切断し、グリーンチップを得た。
次に、得られたグリーンチップに対して固化乾燥を行った。固化乾燥は、昇温速度:50℃/時間、保持温度:180℃、保持時間:10時間で行った。固化乾燥時の雰囲気圧力および酸素分圧は表1に示す圧力とした。
次に、固化乾燥後のグリーンチップに対して、湿式バレル研磨を行った。グリーンチップは、メディアおよび水とともにバレル容器内に投入され、公知のバレル機により、1.0時間バレル研磨された。バレル研磨後のグリーンチップは、水で洗浄後乾燥された。
次に、バレル研磨後のグリーンチップに対して、脱バインダ処理を行った。
脱バインダは、昇温速度:15℃/時間、保持温度:600℃、保持時間:2時間、雰囲気ガス:空気中、で行った。
得られた積層セラミックコンデンサのサンプルを試験基板に実装し、約240℃まで加熱後冷却することにより耐熱衝撃試験を行った。耐熱衝撃試験後のサンプルについて、クラックの発生率を評価した。耐熱衝撃試験は、コンデンサの製造工程で生じたクラックや、製品として使用する際あるいは使用中に誘発されるクラックを顕著に発生させるために行った。
得られた積層セラミックコンデンサのサンプルについて、剥離強度を評価した。まず、得られた積層セラミックコンデンサの各サンプル50個について、剥離強度を測定し、その平均値を剥離強度とした。剥離強度は、以下のようにして測定した。コンデンササンプルにおいて、内部電極が露出している面(4a、4b)の一方の面の一部が治具と接触するように固定し、内部電極が露出している面の他方の面に対して、積層面に平行な方向に1mm/minの速度でサンプルに荷重を加えた。すなわち、コンデンササンプルの長手方向に剪断力が作用するようにした。剥離し始めた時点での強度を剥離強度とした。結果を表1に示す。
表1より、固化乾燥時の酸素分圧が低すぎる場合には(試料番号1)、剥離強度は大きいものの、バインダ樹脂以外の有機成分(溶剤や可塑剤)が十分に除去されなかったため、クラックAが多く発生したと考えられる。
固化乾燥後のチップ中における残存カーボン量を表2に示す量とした以外は、実施例1の試料番号2と同様にして、積層セラミックコンデンサを作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2に示す。
表2より、残存カーボン量が本発明の好ましい範囲よりも少ない場合には(試料番号11および12)、主としてクラックBが観察され、クラック発生率が若干高くなる傾向にあることが確認できた。これは、バインダ樹脂の分解が若干多くなったためだと考えられる。
4… コンデンサ素子本体
6,8… 端子電極
10… 誘電体層
10a… グリーンシート
12… 内部電極層
12a… 電極パターン
20… キャリアシート
Claims (5)
- セラミック層と電極層とが積層された素子本体を有する積層型電子部品を製造する方法であって、
グリーンシートと電極パターンとが積層されたグリーン積層体を切断して、バインダ樹脂、溶剤および可塑剤を少なくとも含むグリーンチップを得る工程と、
大気圧未満の圧力とした減圧雰囲気であって、かつ該雰囲気中の酸素分圧が、10Pa以上、大気圧における空気中の酸素分圧未満である雰囲気において、前記グリーンチップを熱処理する工程と、
熱処理後の前記グリーンチップを研磨する工程と、
研磨後の前記グリーンチップを、脱バインダ処理および焼成して、前記素子本体を得る工程と、を有する積層型電子部品の製造方法。 - 前記減圧雰囲気における雰囲気圧力が、40Pa以上であって大気圧未満である請求項1に記載の積層型電子部品の製造方法。
- 熱処理後の前記グリーンチップ100重量%に対して、該グリーンチップに残存している残存カーボン量が3.5〜5.0重量%である請求項1または2に記載の積層型電子部品の製造方法。
- 湿式バレル研磨により、前記グリーンチップを研磨する請求項1〜3のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
- 前記素子本体表面に端子電極を形成する工程をさらに有し、
前記端子電極が、前記素子本体表面に付与される端子電極用塗料を焼き付けて形成される焼き付け層と、前記焼き付け層の上に形成されるめっき層と、から構成される請求項1〜4のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
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