JPH11144993A - セラミックシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート表面が平滑であり、且つ表面に電極を
形成して積層したときにもシート間の高い密着性を有す
るセラミックシートの製造方法を提供する。 【解決手段】 塗工装置１の塗工機２によりキャリヤフ
ィルムＦ上に膜厚２μｍに塗布したセラミックスラリー
を乾燥炉３Ａ〜３Ｃによって乾燥させる際、乾燥後のセ
ラミックグリーンシートＳ中の溶剤の残存量が全体量の
０．５重量％以上３０重量％以下となるように乾燥す
る。これにより、グリーンシートＳの見掛上のシート密
度が低下すると共にシートの変形が容易になるので、グ
リーンシートＳ中でのセラミック粉体の移動が起こりや
すくなり、シート乾燥中にセラミック粉体がほぼ均一に
分散して、シート表面粗さが改善され、シート欠陥が解
消される。さらに、電極塗布後の積層時に、電極がシー
ト中に埋没しやすくなり、上下層のセラミックシートが
密着するので、シート間剥離が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックシート
の製造方法に関し、例えば積層磁器コンデンサの製造等
に用いる薄膜セラミックシートの製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層磁器コンデンサの製造は、ま
ず初めに、セラミックシートの製造から始まる。

【０００３】一般に、セラミックシートは、セラミック
粉体に対して、バインダと称される有機結合体と、エタ
ノールやトルエン等の有機溶剤とを混合し、セラミック
スラリーを得た後、このセラミックスラリーをリバース
コーターなどを用いてキャリアフィルム（ＰＥＴ製）の
上に５〜３０μｍ程度の肉厚に塗工することにより得ら
れる。

【０００４】これによって得られたセラミックシートの
表面に、ニッケル（Ｎi ）や銀（Ａg ）−パラジウム
（Ｐd）等の金属ペーストを印刷して内部電極を形成
し、この内部電極が形成されたセラミックシートを積み
重ねて直方体形状の積層体を形成した後、この積層体を
1200℃以上の高温で焼成して焼結体を形成する。

【０００５】更に、この焼結体に内部電極に導通する外
部電極を形成することにより積層磁器コンデンサを得て
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品の小型
大容量化が進むにつれて、セラミックシートの膜厚（肉
厚）も５μｍ以下のものが必要となってきた。

【０００７】しかし、従来と同様の製造方法によって膜
厚を薄くしたセラミックシートを製造した場合、膜厚を
薄くするにつれて、セラミックシート中のピンホールや
セラミックシート表面の表面粗さが増大し、シート欠陥
が発生するという問題が生じている。

【０００８】さらに、このようなセラミックシートを用
いて、例えば積層磁器コンデンサを製造する場合、小型
大容量化を図るために内部電極の膜厚も薄くしている
が、セラミックシートの厚さが薄いため、内部電極を形
成したセラミックシートを積層したときにセラミックシ
ート中に内部電極を吸収しきれず、上下層のシート間に
剥がれが生じてしまい、電気的特性及び信頼静特性が悪
化するという問題点があった。

【０００９】このような問題点、即ち、ピンホール、表
面荒れの発生、及びシート間の剥がれ等の現象の要因と
しては、例えば次のようなことが考えられる。即ち、セ
ラミックシートの膜厚が薄くなるにつれて、セラミック
スラリーの乾燥が速くなり、有機溶剤の沸騰が生じて、
ピンホールが生じたり、表面が荒れたりする。さらに、
乾燥後のセラミックスラリー中には、有機溶剤がほとん
ど残存せず、このため乾燥したセラミックスラリーの硬
度が、膜厚の厚いシートに比べて大きくなり、セラミッ
クシート中に内部電極を吸収できない。従って、内部電
極を形成したセラミックシートを積層したとき、内部電
極の厚みによって上下層のセラミックシート間に間隙が
生じ、剥がれやすくなる。

【００１０】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、シー
ト表面が平滑であり、且つ表面に電極を形成して積層し
たときにもシート間の高い密着性を有するセラミックシ
ートの製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、セラミック粉体とバインダと溶剤とを混
合したスラリーを支持体の表面に所定の膜厚に塗布して
乾燥させ、セラミックシートを形成するセラミックシー
トの製造方法において、前記支持体の表面に塗布したス
ラリーを乾燥させる工程では、スラリー内の溶剤の残存
量が全体量に対して０．５重量％以上３０重量％以下と
なるように乾燥するセラミックシートの製造方法を提案
する。

【００１２】本発明によれば、溶剤が残存するように乾
燥するため、セラミックシートの見かけ上の密度が低下
すると共に、外部からの力によるシートの変形が容易に
なる。このため、シート中でのセラミック粉体の移動が
起こりやすくなり、シート乾燥中にセラミック粉体がほ
ぼ均一に分散し、この結果シートの表面粗さが改善さ
れ、シート欠陥も解消される。さらに、シートの変形が
容易なことから、例えば積層磁器コンデンサの製造等に
おいて、表面に内部電極を塗布したセラミックシートを
積層する際に、内部電極がシート中に埋没しやすくな
り、上下層のセラミックシートが密着するので、シート
間剥離が防止される。

【００１３】また、セラミックシート中の溶剤残存量が
全体量に対して０．５重量％以下では、シート表面粗さ
の改善及びシート中への内部電極の吸収等の効果が得ら
れず、また、溶剤残存量が全体量に対して３０重量％以
上では偏析が起こりやすくなりバインダが沈降するた
め、キャリアフィルム等の支持体からの剥離が困難にな
る。

【００１４】一方、シート中に溶剤が残存しても、バイ
ンダを除去する工程においてバインダと共に溶剤も除去
されるため、溶剤が残存することによる不具合は発生し
ない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態にお
けるセラミックシートの製造装置を示す構成図である。
図において、１は塗工装置で、ドクターブレードやロー
ルコータ、リバースコーター等を備えた塗工機２と、電
熱ヒータ等の熱源を有する第１乃至第３乾燥炉３Ａ，３
Ｂ，３Ｃとから構成されている。

【００１６】ＰＥＴ等の帯状のキャリヤフィルムＦは、
塗工装置１内の塗工機２から第１乾燥炉３Ａを通過した
後、第２乾燥炉３Ｂを経て第３乾燥炉３Ｃに向かって供
給される。

【００１７】一定速度で走行する支持体としてのキャリ
ヤフィルムＦの上面には、塗工機２を通過する過程でセ
ラミックスラリーが所定厚さ（例えば２μｍの厚さ）と
所定の幅をもって塗工され、該塗工スラリーは第１乾燥
炉３Ａを通過する過程で、例えば３０℃の温度で乾燥さ
れ、第２乾燥炉３Ｂを通過する過程で、例えば３０℃の
温度で乾燥され、第３乾燥炉３Ｃを通過する過程で、例
えば６０℃の温度で乾燥されて半固形状のセラミックグ
リーンシート（以下、グリーンシートと称する）Ｓとな
る。

【００１８】また、各乾燥炉３Ａ，３Ｂ，３Ｃ内には、
キャリヤフィルムＦの走行方向とは反対方向の風向きで
風量４ｍ／分の風が送られている。

【００１９】上記のセラミックスラリーは従来と同様、
セラミック粉末と有機溶剤及びバインダと称される有機
結合体とを適宜割合で混合して調製されている。

【００２０】１１は加工装置で、ドラム１２と、１対の
切断刃１３ｂを有する切断具１３と、ドラム１４と、１
対のプレート１５とから構成されている。

【００２１】ドラム１２は、キャリヤフィルムＦよりも
長さが大きな円筒形状を成し、その中心部に軸杆１２ａ
を備えている。このドラム１２は、ブラケット（図示省
略）等に軸杆１２ａを回動自在に支持され、塗工装置１
の出口側に横向き状態で配置されている。

【００２２】切断具１３は、上記ドラム１２の中心線と
平行なシャフト１３ａと、シャフト１３ａの両端部に配
置された同一径の切断刃１３ｂと、両切断刃１３ｂをシ
ャフト１３ａ上の所定位置に固定するための固定部材１
３ｃ、例えばシャフト１３ａのネジ部との協働で切断刃
１３ｂを固定するダブルナットやボルト操作による縮径
にでシャフト１３ａに固着されるＣリング等を備えてい
る。

【００２３】この切断具１３は、ブラケット（図示省
略）等にシャフト１３ａを回動自在に支持され、両切断
刃１３ｂの刃先をフィルム厚に相当する距離をおいて上
記ドラム１２の周面に対向している。ちなみに各切断刃
１３ｂの位置は固定部材１３ｃを緩めることでシャフト
１３ａ上の任意位置に変更することができる。

【００２４】ドラム１４は、上記ドラム１２より小径で
且つキャリヤフィルムＦよりも長さが大きな円筒形状を
成し、その中心部に軸杆１４ａを有している。このドラ
ム１４は、ブラケット（図示省略）等に軸杆１４ａを回
動自在に支持され、上記ドラム１２の下方位置に横向き
状態で平行に配置されている。

【００２５】両プレート１５は、垂線に対し鋭角的に傾
斜し上端を先鋭に加工された剥離部１５ａと、該剥離部
１５ａの下端から外側に向けて鋭角的に傾斜した案内部
１５ｂとを一体に備えている。この剥離用プレート１５
は、ブラケット（図示省略）等に上記切断刃１３ｂと同
一間隔をおいてその一部を固定支持され、剥離部１５ａ
の上端をフィルム厚に相当する距離をおいて上記ドラム
１４の周面に対向している。ちなみに各プレート１５の
位置はブラケットに対する固定を解除することで幅方向
の任意に変更することができる。

【００２６】グリーンシート形成後のキャリヤフィルム
Ｆはドラム１２の周面にその下面を支持されながら該ド
ラム１２と切断刃１３ｂとの間に送り込まれる。

【００２７】キャリヤフィルムＦ上のグリーンシートＳ
は、切断刃１３ｂを通過する際に、その幅方向両端部に
シート端から所定距離をおいてシート厚に相当する深さ
の切り込み線Ｌを平行に形成される。

【００２８】切り込み線形成後のグリーンシートＳはキ
ャリヤフィルムＦと共にそのまま下方に移動し、ドラム
１４とプレート１５との間に送り込まれる。

【００２９】さらに、キャリヤフィルムＦ上のグリーン
シートＳは、プレート１５の剥離部１５ａを通過する際
に、切り込み線の外側部分を該剥離部１５ａの傾斜に従
って持ち上げられてキャリヤフィルムＦから剥離され、
剥離された部分は剥離部１５ａから案内部１５ｂに移行
して案内部１５ｂの傾斜に従って外側に案内され、その
下方に配置された回収容器１６内に収容される。

【００３０】（第１の実施例）次に、本実施形態におけ
るセラミックグリーンシートの製造方法、及びこれを用
いた積層コンデンサの製造方法の第１の実施例を説明す
る。

【００３１】第１の実施例では、使用するセラミック粉
体としてBaTiO₃ 粉体を用意し、このセラミック粉体に
対して、トルエンとエタノールを１：１で混ぜたものを
混合すると共に、セラミック粉体量に対して１０重量％
の量のブチラール系バインダを混ぜ合わせてセラミック
スラリーを生成した。

【００３２】上記出来上がったセラミックスラリーをリ
バースコーターを用いて、塗工膜厚を２μｍ、塗工速度
を２５ｍ／分として塗工した。

【００３３】さらに、前述のように、第１及び第２乾燥
炉３Ａ，３Ｂにおける乾燥温度を３０℃とし、第３乾燥
炉３Ｃにおける乾燥温度を６０℃としてセラミックスラ
リーを乾燥させ、グリーンシートＳを生成した。

【００３４】このように第１及び第２乾燥炉３Ａ，３Ｂ
において３０℃の低温でセラミックスラリーを乾燥させ
ることにより、セラミックスラリー内の溶剤の沸騰を防
止しながら乾燥させ、第３乾燥炉において６０℃の温度
で更に乾燥することにより、シート内の溶剤の残存量を
全体量に対して０．５重量％以上３０重量％以下の範囲
内となるように調整している。

【００３５】尚、シート内の溶剤の残存量を全体量に対
して０．５重量％以上３０重量％以下の範囲内とするた
めの、各乾燥炉３Ａ，３Ｂ，３Ｃにおける乾燥温度は、
塗工スラリーの膜厚、乾燥炉内における風向、風量、湿
度、及びキャリヤフィルムＦの走行速度（塗工速度）等
によって変わるものであり、適宜最適値を選んで設定す
ることが好ましい。

【００３６】この後、生成したグリーンシートＳを用い
て積層コンデンサを生成した。即ち、生成したグリーン
シートＳの上面に、ニッケル（Ｎi ）金属を用いた内部
電極ペーストを１．２μｍの肉厚でスクリーン印刷し
て、これを２００層積層し、所望の大きさにカットして
積層体となし、この積層体に対して３００℃の温度で２
時間脱バインダ処理を施した。これにより、グリーンシ
ートＳ内の残存溶剤はバインダと共に除去される。

【００３７】この後、上記積層体に対して１２３０℃の
温度で焼成を行い、出来上がった焼結体の両端部に外部
電極を形成して、積層磁器コンデンサを得た。

【００３８】前述の工程により製造したセラミックグリ
ーンシートＳの評価方法として次の測定を行った。

【００３９】即ち、グリーンシートＳの溶剤残存量、シ
ート表面粗さ、シート密度、シート伸び率を測定すると
共に、得られた積層コンデンサのシート剥離発生率を測
定した。

【００４０】さらに、ピンホール（シート欠陥）の発生
率の評価として、得られた積層コンデンサにおける内部
電極のショート発生率を測定した。

【００４１】また、比較例として、本実施例と同様の材
料により従来の製造方法を用いて、キャリヤフィルム上
に厚さ２μｍに塗工したセラミックスラリーを第１乃至
第３乾燥炉において６０℃の乾燥温度で乾燥して得られ
たセラミックグリーンシート、及びこれを用いて同様に
製造した積層コンデンサに対して同様の測定を行い上記
実施例と比較した。

【００４２】図２は、実施例及び比較例における測定結
果を示す図である。図に示すように、実施例ではグリー
ンシートＳの溶剤残存量は１８重量％、シート表面粗さ
は０．０８μｍ、シート密度は２．５６ｇ／ｃｍ³ 、シ
ート伸び率は６．２％であり、得られた積層コンデンサ
のシート剥離発生率は０％、ショート発生率は０％であ
った。

【００４３】一方、比較例においては、グリーンシート
Ｓの溶剤残存量は０．１重量％、シート表面粗さは０．
２０μｍ、シート密度は２．８９ｇ／ｃｍ³ 、シート伸
び率は３．２％であり、得られた積層コンデンサのシー
ト剥離発生率は５％、ショート発生率は６％であった。

【００４４】（第２の実施例）次に、本実施形態におけ
るセラミックグリーンシートの製造方法、及びこれを用
いた積層コンデンサの製造方法の第２の実施例を説明す
る。

【００４５】第２の実施例では、第１の実施例と同じセ
ラミックスラリーを使用し、リバースコーターを用い
て、塗工膜厚を５μｍ、塗工速度を１５ｍ／分として塗
工した。

【００４６】また、各乾燥炉３Ａ，３Ｂ，３Ｃにおける
乾燥温度は、第１の実施例と同様にそれぞれ３０℃、３
０℃、６０℃としてセラミックスラリーを乾燥させ、グ
リーンシートＳを生成した。

【００４７】この後、生成したグリーンシートＳを用い
て積層コンデンサを生成した。即ち、生成したグリーン
シートＳの上面に、ニッケル（Ｎi ）金属を用いた内部
電極ペーストを１．２μｍの肉厚でスクリーン印刷し
て、これを２００層積層し、所望の大きさにカットして
積層体となし、この積層体に対して３００℃の温度で２
時間脱バインダ処理を施した。これにより、グリーンシ
ートＳ内の残存溶剤はバインダと共に除去される。

【００４８】この後、上記積層体に対して１２３０℃の
温度で焼成を行い、出来上がった焼結体の両端部に外部
電極を形成して、積層磁器コンデンサを得た。

【００４９】前述の工程により製造したセラミックグリ
ーンシートＳの評価方法として第２１の実施例と同様に
次の測定を行った。

【００５０】即ち、グリーンシートＳの溶剤残存量、シ
ート表面粗さ、シート密度、シート伸び率を測定すると
共に、得られた積層コンデンサのシート剥離発生率を測
定した。

【００５１】さらに、ピンホール（シート欠陥）の発生
率の評価として、得られた積層コンデンサにおける内部
電極のショート発生率を測定した。

【００５２】また、比較例として、本実施例と同様の材
料により従来の製造方法を用いて、キャリヤフィルム上
に厚さ５μｍに塗工したセラミックスラリーを第１乃至
第３乾燥炉においてそれぞれ６０℃の乾燥温度で乾燥し
てセラミックグリーンシートを製造し、これによって得
られたセラミックグリーンシート及びこれを用いて同様
に製造した積層コンデンサに対して同様の測定を行い上
記実施例と比較した。

【００５３】図３は、実施例及び比較例における測定結
果を示す図である。図に示すように、実施例ではグリー
ンシートＳの溶剤残存量は２２重量％、シート表面粗さ
は０．１０μｍ、シート密度は２．７８ｇ／ｃｍ³ 、シ
ート伸び率は７．０％であり、得られた積層コンデンサ
のシート剥離発生率は０％、ショート発生率は０％であ
った。

【００５４】一方、比較例においては、グリーンシート
Ｓの溶剤残存量は０．１重量％、シート表面粗さは０．
２２μｍ、シート密度は３．０２ｇ／ｃｍ³ 、シート伸
び率は２．５％であり、得られた積層コンデンサのシー
ト剥離発生率は２．２％、ショート発生率は２．１％で
あった。

【００５５】前述したように、本発明のセラミックシー
トの製造方法によれば、従来に比べて飛躍的に製品品質
と歩留まりが向上する。さらに、即ち、前述の第１及び
第２の実施例における測定結果からも解るように、シー
ト内の溶剤が０．５重量％以上３０重量％以下の範囲内
で残存するように乾燥するため、従来の製造方法によっ
て製造したセラミックグリーンシートに比べて、セラミ
ックグリーンシートＳの見掛上のシート密度が低下する
と共にシート伸び率が増大し、シートの変形が容易にな
る。

【００５６】これにより、グリーンシートＳ中でのセラ
ミック粉体の移動が起こりやすくなり、シート乾燥中に
セラミック粉体がほぼ均一に分散して、シート表面粗さ
が改善され、シート欠陥も解消される。

【００５７】さらに、シートの変形が容易なことから、
内部電極塗布後の積層時に、内部電極がシート中に埋没
しやすくなり、上下層のセラミックシートが密着するの
で、シート間剥離が防止される。

【００５８】また、比較例に示すように、セラミックグ
リーンシートＳ中の溶剤残存量が０．５重量％以下で
は、シート表面粗さの改善及びシート中への内部電極の
吸収等の効果が得られない。

【００５９】また、セラミックグリーンシートＳ中の溶
剤残存量が３０重量％以上では偏析が起こりやすくな
り、バインダが沈降するため、キャリアフィルムＦから
の剥離が困難になる。

【００６０】一方、セラミックグリーンシートＳ中に溶
剤が残存しても、バインダを除去する工程においてバイ
ンダと共に溶剤も除去されるため、溶剤が残存すること
による不具合は発生しない。

【００６１】尚、前述した製造装置の構成、及び製造過
程におけるセラミックスラリーの塗工膜厚、乾燥温度等
は一例であり、本発明がこれらに限定されることはな
い。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、例
えば膜厚５μｍ以下の薄いセラミックシートであって
も、キャリヤフィルム等の支持体からの剥離が容易であ
り、表面が平滑であってシート欠陥の無いセラミックシ
ートを容易に製造することができると共に、該製造され
たセラミックシートを用いて積層磁器コンデンサ等の積
層体を形成しても、上下層のセラミックシート間の剥離
を発生することが無く、従来の製造方法に比べて品質と
歩留まりを大幅に向上させることができるという非常に
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるセラミックシート
の製造装置を示す構成図

【図２】本発明の一実施形態の第１の実施例における製
造品評価に係る測定結果を示す図

【図３】本発明の一実施形態の第２の実施例における製
造品評価に係る測定結果を示す図

【符号の説明】

１…塗工装置、２…塗工機、３Ａ…第１乾燥炉、３Ｂ…
第２乾燥炉、３Ｃ…第３乾燥炉、１１…加工装置、１２
…ドラム、１３…切断具、１４…ドラム、１５…プレー
ト、１６…回収容器、Ｆ…キャリヤフィルム（支持
体）、Ｓ…セラミックグリーンシート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック粉体とバインダと溶剤とを混
   合したスラリーを支持体の表面に所定の膜厚に塗布して
   乾燥させ、セラミックシートを形成するセラミックシー
   トの製造方法において、 前記支持体の表面に塗布したスラリーを乾燥させる工程
   では、スラリー内の溶剤の残存量が全体量に対して０．
   ５重量％以上３０重量％以下となるように乾燥すること
   を特徴とするセラミックシートの製造方法。