JP2003068565A

JP2003068565A - 積層セラミック電子部品の製造方法および積層セラミック電子部品

Info

Publication number: JP2003068565A
Application number: JP2001252688A
Authority: JP
Inventors: Koji Hattori; 康次服部
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】積層セラミックコンデンサのような積層セラ
ミック電子部品の多層化および薄層化を図るため、積層
体の内部に形成される導体膜として、薄膜形成法によっ
て形成された金属箔状の導体を用いたとき、脱バインダ
工程において、セラミックグリーンシートに含まれるバ
インダの分解ガスの拡散が、金属箔状の導体によって阻
害され、したがって、金属箔状の導体とセラミックグリ
ーンシートとの界面での剥離といった構造欠陥が生じや
すいという問題がある。【解決手段】脱バインダのため、金属箔状の導体を内
部に形成した生の積層体３ａを熱処理するとき、密閉匣
２２に、生の積層体３ａとともに、可塑剤２３を収容し
た可塑剤容器２４を入れ、可塑剤２３の蒸気を充満させ
る。これによって、生の積層体３ａに備えるセラミック
グリーンシート中の可塑剤の蒸発を抑え、セラミックグ
リーンシートが良好な可塑性を維持できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば積層セ
ラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品の
製造方法およびこの製造方法によって得られた積層セラ
ミック電子部品に関するもので、特に、セラミック層お
よび内部電極の多層化および薄層化を図るための改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この発明にとって興味ある積層セラミッ
ク電子部品として、代表的には、積層セラミックコンデ
ンサがある。

【０００３】近年、積層セラミックコンデンサの小型
化、大容量化および低価格化への要求に応えるため、誘
電体からなるセラミック層の厚みは３μｍ近くにまで薄
層化が進行し、また、内部にある導体膜すなわち内部電
極のための導電材料としては、Ｃｕ、Ｎｉなどの卑金属
が使用されるようになってきている。なお、最近では、
薄層化がさらに進み、セラミック層の厚みが１μｍ程度
のものも開発されている。

【０００４】また、大容量化のための対策として、静電
容量を取得するための内部電極の積層数を増やすことも
行なわれている。通常、内部電極を介在させてセラミッ
ク層を積層した積層体において、内部電極が存在する部
分における厚みは、内部電極が存在しない部分での厚み
に比べて厚くなり、上述のように、内部電極の積層数を
増やすと、このような内部電極が存在する部分での厚み
が厚くなる傾向がより顕著にあらわれる。このことは、
積層体に歪みを生じさせる原因になるため、これを防ぐ
には、各内部電極をより薄くする必要がある。

【０００５】通常、内部電極は、金属粉末を分散させた
導電性ペーストを用い、これにスクリーン印刷法を適用
して、セラミック層となるセラミックグリーンシート上
にパターニングされた状態で付与することによって形成
される。このようなスクリーン印刷法を用いて、厚みの
薄い内部電極を形成しようとすると、セラミックとの共
焼成時に、電極切れが多発し、取得静電容量が設計値よ
り減少するという問題に遭遇する。このため、導電性ペ
ーストを用いてスクリーン印刷法によって内部電極を形
成する限り、それによって形成可能な内部電極の厚みを
薄くすることには限界がある。

【０００６】また、スクリーン印刷法において用いる導
電性ペーストは、金属粉末と樹脂（バインダ）と溶剤と
の混合物であるため、内部電極の印刷後の物理的な厚み
は、そこに含まれる金属成分のみの厚みに比べて、２〜
３倍程度となる。このことも、内部電極の厚みによる歪
みを緩和することを困難にする。

【０００７】上述のような問題に対処するため、内部電
極として、薄膜形成法によって形成された金属箔状の導
体を用いることが行なわれている。金属箔状の導体を内
部電極として用いると、その物理的厚みは、金属成分の
厚みとほぼ等しくなり、内部電極の厚みによる歪みは、
大幅に改善される。また、前述したように、導電性ペー
ストをスクリーン印刷することによって得られた内部電
極の場合には、分散性の問題があるが、薄膜形成法によ
って形成された金属箔状の導体からなる内部電極の場合
には、その問題が全くなく、その点においても、内部電
極の厚みを薄くするための対策として有効である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】薄膜形成法によって形
成された金属箔状の導体は、その厚みがたとえば１μｍ
以下であっても、ピンホール等の欠陥がほとんどない。

【０００９】そのため、複数のセラミックグリーンシー
トと複数の金属箔状の導体とが交互に積層された生の積
層体に対して、セラミックグリーンシートに含まれるバ
インダの除去すなわち脱バインダを行なうとき、それに
伴って発生する分解ガスの、特に積層方向への拡散が、
金属箔状の導体によって阻害されることになる。したが
って、脱バインダ性が低いという問題、さらには、金属
箔状の導体またはそれによって与えられる内部電極とセ
ラミックグリーンシートまたはそれによって与えられる
セラミック層との界面での剥離のような構造欠陥が生じ
やすいという問題がある。

【００１０】これらの問題を解決するため、セラミック
グリーンシートに含まれるバインダ（樹脂）の量を少な
くすることも考えられるが、バインダ量が少ないと、内
部電極となるべき金属箔状の導体とセラミックグリーン
シートとを接触させた状態において、金属箔状の導体が
セラミックグリーンシートに適正に密着しないという問
題に遭遇する。そのため、内部電極を導電性ペーストの
スクリーン印刷によって形成する場合に比べて、むし
ろ、セラミックグリーンシートに含まれるバインダ量を
より多くする必要がある。

【００１１】他方、上述のように、より多くのバインダ
がセラミックグリーンシート中に含まれていると、脱バ
インダ工程において発生しかつ拡散させるべき分解ガス
の量がより多くなるが、前述したように、内部電極とな
る金属箔状の導体によって、分解ガスの拡散が阻害され
ている状況では、分解ガスの量がより多くなると、内部
電極とセラミック層との界面での剥離といった構造欠陥
がより引き起こされやすくなってしまう。

【００１２】また、通常、脱バインダ工程においては、
セラミックグリーンシート中のバインダの燃焼によって
生じた空孔を通じて、バインダの分解ガスが排出される
が、このとき、生の積層体自身の収縮を伴う。他方、バ
インダの分解が進むにつれて、内部電極とセラミック層
との界面での密着力は低下してくる。したがって、これ
らの原因によっても、内部電極とセラミック層との界面
での剥離といった構造欠陥を引き起こすことがある。

【００１３】このような構造欠陥の発生は、特に、セラ
ミック層の厚みが薄く、また、セラミックグリーンシー
ト中のセラミック原料粉末の粒径が細かくなるほど、顕
著である。なぜなら、セラミック層の厚みがたとえば
１．５μｍより大きい場合には、このセラミック層の厚
みに応じて粒径の大きいセラミック原料粉末を使用でき
るため、セラミックグリーンシートにおいて本質的に必
要なバインダ量を少なくすることができ、そのため、バ
インダの分解によって生じる分解ガスの量を少なくする
ことができるとともに、脱バインダ工程での積層体の収
縮量も少なくすることができ、したがって、これらに起
因する内部電極とセラミック層との界面での剥がれとい
った構造欠陥を生じにくくすることができるからであ
る。

【００１４】同様の問題は、積層セラミックコンデンサ
以外の積層セラミック電子部品においても遭遇する。

【００１５】そこで、この発明の目的は、上述したよう
な問題を解決し得る、積層セラミック電子部品の製造方
法およびこの製造方法によって得られた積層セラミック
電子部品を提供しようとすることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、セラミック
原料粉末およびバインダを含むセラミックグリーンシー
トを用意する工程と、薄膜形成法によって形成された金
属箔状の導体を用意する工程と、セラミックグリーンシ
ートおよび導体を積層することによって、導体がセラミ
ックグリーンシートを介して複数の層をなした状態にあ
る生の積層体を得る工程と、生の積層体を熱処理するこ
とによって、バインダを除去する工程と、バインダが除
去された生の積層体を焼成することによって、焼結積層
体を得る工程とを備える、積層セラミック電子部品の製
造方法にまず向けられるものであって、上述した技術的
課題を解決するため、バインダを除去する工程におい
て、セラミックグリーンシート中のバインダと相溶性の
ある可塑剤の蒸気雰囲気中で生の積層体を熱処理するこ
とを特徴としている。

【００１７】好ましくは、バインダを除去する工程の
後、生の積層体中に含まれる可塑剤の量が５重量％以下
となるようにされる。

【００１８】セラミックグリーンシートは予め可塑剤を
含んでいることが多い。この場合には、バインダを除去
する工程の後、生の積層体中に含まれる量が、上述のよ
うに、５重量％以下となるようにされる可塑剤は、セラ
ミックグリーンシートに予め含まれていた可塑剤を含む
ことになる。

【００１９】また、セラミックグリーンシート中のセラ
ミック原料粉末の粒径は、５０〜２００ｎｍの範囲にあ
ることが好ましい。

【００２０】金属箔状の導体を形成するための薄膜形成
法としては、たとえば、蒸着、スパッタリング、電気め
っきおよび化学めっきから選ばれた少なくとも１種の方
法が用いられる。

【００２１】この発明に係る積層セラミック電子部品の
製造方法において、金属箔状の導体は、支持体上で形成
され、生の積層体を得るにあたって、この支持体上の金
属箔状の導体をセラミックグリーンシート上に転写する
ようにすることが好ましい。

【００２２】この発明は、また、上述したような製造方
法によって得られた、積層セラミック電子部品にも向け
られる。この積層セラミック電子部品は、セラミックグ
リーンシートによって与えられたセラミック層および金
属箔状の導体によって与えられた導体膜を備えている。

【００２３】このような積層セラミック電子部品におい
て、セラミック層の厚みは、１．５μｍ以下であり、導
体膜の厚みは、０．８μｍ以下であることが好ましい。

【００２４】この発明に係る積層セラミック電子部品の
製造方法を適用して、たとえば、積層セラミックコンデ
ンサを製造することができる。この場合、生の積層体を
得る工程において、導体は、静電容量が得られるように
配置され、さらに、導体に電気的に接続されるように、
焼結積層体の外表面上に外部端子電極を形成する工程が
実施される。

【００２５】この発明は、また、上述したような製造方
法によって得られた、積層セラミックコンデンサにも向
けられる。この積層セラミックコンデンサは、セラミッ
クグリーンシートによって与えられたセラミック層、金
属箔状の導体によって与えられた内部電極、および外部
端子電極を備えている。

【００２６】上述した積層セラミックコンデンサにおい
て、セラミック層の厚みは、１．５μｍ以下であり、内
部電極の厚みは、０．８μｍ以下であることが好まし
い。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明が図１に示すよ
うな構造の積層セラミックコンデンサ１の製造に適用さ
れた場合の実施形態について説明する。

【００２８】図１を参照して、積層セラミックコンデン
サ１は、複数の積層された誘電体セラミックからなるセ
ラミック層２を有する積層体３と、この積層体３の第１
および第２の端面４および５上にそれぞれ形成される第
１および第２の外部端子電極６および７とを備えてい
る。

【００２９】積層体３の内部には、第１の内部電極８と
第２の内部電極９とが交互に配置されている。第１の内
部電極８は、第１の外部端子電極６に電気的に接続され
るように、各端縁を第１の端面４に露出させた状態でセ
ラミック層２間の特定の複数の界面に沿ってそれぞれ形
成され、第２の内部電極９は、第２の外部端子電極７に
電気的に接続されるように、各端縁を第２の端面５に露
出させた状態でセラミック層２間の特定の複数の界面に
沿ってそれぞれ形成される。

【００３０】また、必要に応じて、外部端子電極６およ
び７は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｉ−Ｃｕ合金等からなる第１の
めっき層１０および１１によってそれぞれ被覆され、さ
らに、これら第１のめっき層１０および１１上に、半
田、錫等からなる第２のめっき層１２および１３が形成
されてもよい。

【００３１】このような積層セラミックコンデンサ１に
おいて、その積層体３に備えるセラミック層２は、一例
として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）を主成分と
するセラミック原料粉末を焼成して得られた誘電体セラ
ミックから構成される。

【００３２】この場合、チタン酸バリウムは、Ａサイト
原子（Ｂａ）とＢサイト原子（Ｔｉ）との比（Ａ／Ｂ
比）が１のもののみならず、使用の目的に応じて、たと
えば０．９５〜１．０５のように、Ａ／Ｂ比を変化させ
たチタン酸バリウムであってもよく、特に、非還元性の
誘電体セラミックを得るためには、Ａ／Ｂ比が１．００
０〜１．０３５の範囲にあることが好ましい。

【００３３】また、上述したチタン酸バリウムを主成分
とする誘電体セラミックは、必要とされる特性に応じ
て、希土類元素、Ｃａ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉなどの
添加物、あるいは、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉなどを
成分とする焼結助剤を添加して得られた誘電体セラミッ
クであってもよい。

【００３４】内部電極８および９は、一例として、Ｐ
ｔ、Ｐｄ−Ａｇ合金、Ｎｉなどを主成分とする、薄膜形
成法によって形成された金属箔状の導体から構成され
る。なお、内部電極８および９を構成する金属として
は、そのコスト面を考慮したとき、特にＮｉを用いるこ
とが好ましい。

【００３５】外部端子電極６および７は、一例として、
Ｂ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系ガラスフリッ
トを含有するとともに、Ａｇを導電成分として含む導電
性ペーストを、積層体３の端面４および５上に塗布し、
これを還元性雰囲気中において焼き付けることによって
形成されることができる。

【００３６】なお、内部電極８および９ならびに外部端
子電極６および７において用いた材料は、上述したもの
に限定されるものではない。たとえば、外部端子電極６
および７において、内部電極８および９と同じ材料を用
いることもできる。

【００３７】以上のような構成を有する積層セラミック
コンデンサ１は、次のようにして製造される。

【００３８】まず、前述したようなセラミック原料粉末
ならびにバインダおよび溶剤からなるビヒクルを含むと
ともに可塑剤を含むセラミックスラリーが用意され、こ
のセラミックスラリーに対して、たとえばドクターブレ
ード法を適用することによって、シート状に成形された
セラミックグリーンシートが作製される。

【００３９】このセラミックグリーンシートは、図１に
示したセラミック層２となるべきもので、その厚みは、
焼成後において、すなわち焼結後のセラミック層２の厚
みにおいて、１．５μｍ以下となるように薄くされても
よい。

【００４０】また、セラミックグリーンシートが上述の
ように薄くされる場合、セラミックグリーンシートに含
まれるセラミック原料粉末の粒径は、５０〜２００ｎｍ
の範囲に選ばれることが好ましい。

【００４１】他方、図１に示した内部電極８および９と
なるべき金属箔状の導体が用意される。この金属箔状の
導体は、薄膜形成法によって形成されるもので、薄膜形
成法としては、たとえば、蒸着、スパッタリング、電気
めっきまたは化学めっきが適用される。

【００４２】なお、上述した蒸着、スパッタリング、電
気めっきおよび化学めっきは、これらの２つ以上の方法
が併用されてもよく、また、このように併用される場
合、各方法において互いに異なる金属による薄膜形成が
実施されてもよい。たとえば、蒸着により銅薄膜を形成
し、さらに電気めっきによりニッケル薄膜を形成し、こ
れら複層構造の銅薄膜およびニッケル薄膜をもって、金
属箔状の導体としてもよい。

【００４３】また、薄膜形成法によって金属箔状の導体
を形成するにあたっては、たとえば樹脂フィルム等から
なる支持体上で金属箔状の導体を形成するようにするこ
とが好ましい。

【００４４】また、薄膜形成法によって形成された金属
箔状の導体に対して、内部電極８および９に必要なパタ
ーンを与えるため、たとえば、レジスト処理が施され
る。これに代えて、薄膜形成法を実施するとき、内部電
極８および９のパターンに対応するマスクが用いられて
もよい。

【００４５】このようにして得られた金属箔状の導体
は、その厚みが０．８μｍ以下であることが好ましい。
この厚みが０．８μｍより大きいと、図１に示した積層
セラミックコンデンサ１を製造しようとするとき、内部
電極８および９とセラミック層２との多層化に伴う歪み
が大きくなり過ぎることがあるためである。なお、金属
箔状の導体の厚みが０．１μｍ以下というように極端に
薄くなると、これによって得られた内部電極８および９
の電気抵抗が高くなり、積層セラミックコンデンサ１に
必要とされる諸特性や信頼性が低下することがある。

【００４６】次に、図１に示した積層体３となるべき生
の積層体が作製される。すなわち、上述したセラミック
グリーンシートおよび金属箔状の導体を積層することに
よって、導体がセラミックグリーンシートを介して複数
の層をなした状態にある生の積層体が作製される。この
とき、金属箔状の導体は、静電容量が得られるように配
置される。

【００４７】上述した生の積層体の作製工程では、好ま
しくは、支持体上に形成された金属箔状の導体をセラミ
ックグリーンシート上に転写する工程が実施される。こ
の転写をより円滑に進めるため、好ましくは、熱転写が
適用される。

【００４８】このようにして、金属箔状の導体を、その
一方主面上に形成したセラミックグリーンシートが得ら
れるが、このように金属箔状の導体を保持したセラミッ
クグリーンシートを得るため、金属箔状の導体が形成さ
れた支持体上で、セラミックグリーンシートが成形され
てもよい。

【００４９】生の積層体は、好ましくは、積層方向にプ
レスされ、また、必要に応じてカットされる。

【００５０】次に、生の積層体に対して、バインダを除
去する工程、すなわち脱バインダ工程が実施される。

【００５１】脱バインダ工程では、生の積層体を、セラ
ミックグリーンシート中のバインダと相溶性のある可塑
剤の蒸気雰囲気中で熱処理することが行われる。これに
よって、セラミックグリーンシートに予め含まれていた
可塑剤の蒸発を抑制し、あるいは、セラミックグリーン
シート中に外部から可塑剤を導入し、それによって、脱
バインダ工程において、セラミックグリーンシートにと
って必要な可塑性が維持できるようにされる。

【００５２】図２には、上述した脱バインダ工程を実施
している状態が示されている。

【００５３】図２を参照して、生の積層体３ａは、たと
えばジルコニアからなるセッター２１上に載せられた状
態で、たとえばアルミナからなり、気密性が高くかつ気
孔率が低い密閉匣２２内に収容される。また、密閉匣２
２内には、可塑剤２３を溶液の状態で貯留した可塑剤容
器２４が収容される。可塑剤容器２４は、可塑剤２３の
溶液の蒸発を許容するように、たとえば上面が開口とさ
れている。また、可塑剤容器２４に入れられた可塑剤２
３は、生の積層体３ａに備えるセラミックグリーンシー
トに含まれるバインダと相溶性を有している。

【００５４】上述のように、生の積層体３ａおよび可塑
剤２３を収容した密閉匣２２は、脱バインダ工程を実施
するにあたり、雰囲気熱処理炉（図示せず。）に入れら
れる。この状態で、熱処理されたとき、可塑剤容器２４
内の可塑剤２３が蒸発し、可塑剤２３の蒸気が密閉匣２
２内に充満する。これによって、生の積層体３ａに備え
るセラミックグリーンシートに予め含まれていた可塑剤
の蒸発が抑制され、あるいは、この可塑剤２３の蒸気が
セラミックグリーンシート内に入り込む。これによっ
て、セラミックグリーンシートが有する可塑性が維持さ
れ、あるいは、セラミックグリーンシートに可塑性が付
与される。

【００５５】脱バインダ工程において、さらに昇温され
てセラミックグリーンシート中のバインダが分解する
と、それによって生じた分解ガスは、セラミックグリー
ンシート中の気孔を通って生の積層体３ａから排出され
る。この分解ガス量が多くなると、密閉匣２２内の圧力
が高くなるが、密閉匣２２は完全に密閉されているわけ
ではなく、蓋２５の自重で閉じられた状態に保たれてい
るため、この自重を超えて内圧が上昇すると、蓋２５と
本体２６との擦り合わせ部分２７から内部のガスが排出
され、密閉匣２２の内圧がほぼ一定に保たれる。

【００５６】このようにして、脱バインダ工程を終えた
後、生の積層体３ａ中に含まれる可塑剤の量は、５重量
％以下となるようにされることが好ましい。可塑剤が５
重量％より多く残っていると、生の積層体３ａを焼結さ
せるための次の焼成工程での昇温過程において、可塑剤
に由来する分解ガスによって、焼結積層体３に構造欠陥
が発生し、積層セラミックコンデンサ１の良品率が低下
してしまうためである。

【００５７】上述したように、生の積層体３ａ中に含ま
れる量が５重量％以下となるようにされる可塑剤は、セ
ラミックグリーンシートに予め可塑剤が含まれている場
合には、この可塑剤と、脱バインダ工程において可塑剤
容器２４内の可塑剤２３が蒸発してセラミックグリーン
シート内に入り込んだ可塑剤との合計である。この場
合、セラミックグリーンシートに予め含まれていた可塑
剤と可塑剤容器２４内の可塑剤２３とは、同じ種類のも
のであるのが通常であるが、互いに異なる種類のもので
あってもよい。

【００５８】他方、セラミックグリーンシートに可塑剤
が予め含まれていない場合には、上述のように５重量％
以下となるようにされる可塑剤は、脱バインダ工程にお
いて、可塑剤容器２４内の可塑剤２３であって、セラミ
ックグリーンシート内に入り込んだ可塑剤ということに
なる。

【００５９】前述したように、内部電極８および９とな
るべき金属箔状の導体において、Ｎｉのような卑金属を
用いた場合、脱バインダ工程での雰囲気を非酸化性雰囲
気にしなければ、内部電極８および９が酸化されてしま
うという問題が生じるため、窒素などの中性ガス雰囲気
中で脱バインダ工程を実施するのが一般的である。

【００６０】ところが、このような雰囲気では、酸化分
圧が低いため、脱バインダ工程においてバインダの分解
が進みにくく、酸化性雰囲気を適用する場合と比較し
て、より高温で熱処理する必要がある。

【００６１】しかしながら、上述のように比較的高温で
脱バインダ工程を実施すると、その昇温過程において可
塑剤が蒸発しやすく、そのため、セラミックグリーンシ
ートの可塑性が失われ、脱バインダに伴う積層体の収縮
により構造欠陥が発生してしまうことがある。

【００６２】これに対して、この実施形態のように、脱
バインダ工程において、可塑剤２３の蒸気雰囲気中で生
の積層体３ａを熱処理するようにすれば、セラミックグ
リーンシートに予め可塑剤が含まれている場合には、セ
ラミックグリーンシートからの可塑剤の蒸発が抑えら
れ、あるいは、セラミックグリーンシートに可塑剤が予
め含まれていない場合であっても、セラミックグリーン
シート内に可塑剤を導入することができる。したがっ
て、脱バインダ工程において、セラミックグリーンシー
トは、可塑性を維持し、塑性変形が可能であり、前述し
たような構造欠陥を生じにくくすることができる。

【００６３】なお、脱バインダ工程において、可塑剤の
蒸気雰囲気を形成するため、上述のように密閉匣２２を
用いる方法の他、熱処理炉からの排出ガスを制限する方
法等を適用することもできる。

【００６４】次に、上述のようにバインダが除去された
生の積層体は焼成される。このとき、金属箔状の導体が
Ｎｉのような卑金属から構成される場合には、還元性雰
囲気中での焼成が適用される。

【００６５】このようにして、図１に示した焼結後の積
層体３が得られる。この焼結積層体３の第１および第２
の端面４および５上に、それぞれ、第１および第２の外
部端子電極６および７が形成され、次いで、第１のめっ
き層１０および１１が形成され、さらに、第２のめっき
層１２および１３が形成されることによって、図１に示
した積層セラミックコンデンサ１が完成される。

【００６６】以上説明した実施形態は、積層セラミック
電子部品が積層セラミックコンデンサである場合につい
てのものであったが、実質的に同様の構造を含む、たと
えば多層セラミック基板などの他の積層セラミック電子
部品に対しても、この発明を適用することができる。

【００６７】

【実施例】以下に、この発明をより具体的な実施例に基
づき詳細に説明する。

【００６８】この実施例において作製しようとする積層
セラミック電子部品は、図１に示すような構造を有する
積層セラミックコンデンサ１である。

【００６９】まず、Ｂａ_1.002ＴｉＯ₃の組成を有する
チタン酸バリウム原料粉末を加水分解法によって作製し
た後、これを、空気中において、７００〜１０００℃の
温度で熱処理した。この熱処理によって、粉末の凝集が
生じたが、これを解砕することによって、表１の「原料
粉末の粒径」に示すような種々の平均粒径を有するチタ
ン酸バリウム原料粉末を得た。

【００７０】他方、添加物として、Ｄｙ、Ｍｇ、Ｍｎお
よびＢａ、ならびに（Ｓｉ−Ｂａ−Ｌｉ）を主成分とす
る焼結助剤を用意した。これらの添加物は、それぞれ、
有機溶媒に可溶なアルコキシド化合物として、有機溶媒
中に分散させたチタン酸バリウム原料粉末に添加した。

【００７１】次いで、上述の有機溶媒を蒸発させること
によって除去し、さらに熱処理することにより、有機成
分を除去した。

【００７２】次に、上述の添加物が添加された各試料に
係るチタン酸バリウム原料粉末１００重量部に対して、
ポリビニルブチラール系バインダを１５重量部、可塑剤
としてのＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）を５重量部、有
機溶剤としてのエタノールを１００重量部、それぞれ加
えて、ボールミルにより湿式混合し、セラミックスラリ
ーを得た。

【００７３】次に、このセラミックスラリーを、ドクタ
ーブレード法によってシート状に成形し、表１の「グリ
ーンシートの厚み」に示すように、０．７〜３μｍの範
囲の種々の厚みを有する矩形のセラミックグリーンシー
トを得た。

【００７４】他方、内部電極となるべき金属箔状の導体
を得るため、離型処理を施したポリエチレンテレフタレ
ートフィルム上に、まず、蒸着により銅薄膜を形成し、
さらに電気めっきによりニッケル薄膜を形成した。これ
によって、厚み０．６μｍの金属箔状の導体を得、これ
にレジスト処理を施すことによって、内部電極となるべ
きパターンを付与した。

【００７５】次に、前述したセラミックグリーンシート
上に、上述の金属箔状の導体を熱転写した。

【００７６】次いで、導体が形成されたセラミックグリ
ーンシートを、導体の引き出されている側が互い違いと
なるように複数枚積層し、プレスすることによって、生
の積層体を得た。

【００７７】次に、これら１００個の生の積層体を、ジ
ルコニア製セッター上に並べ、表１の試料１〜１４につ
いては、ＤＯＰ溶液を収容した可塑剤容器とともにアル
ミナ製の密閉匣に入れた状態としながら、他方、表１の
試料１５および１６については、密閉匣に可塑剤を入れ
ない状態としながら、各試料に係る生の積層体を、窒素
雰囲気中において、４００℃の温度に加熱し、セラミッ
クグリーンシートに含まれるバインダを分解させた。

【００７８】この脱バインダ工程の後、表１に示すよう
に、「可塑剤残存量」および「脱バインダ後良品率」を
評価した。

【００７９】「可塑剤残存量」については、熱重量測定
分析装置（ＴＧ）を用いて、窒素ガス気流中で２５０℃
の温度まで加熱したときの減少重量から求めた。

【００８０】また、「脱バインダ後良品率」について
は、試料となる積層体における構造欠陥の発生の有無を
目視により確認し、構造欠陥のない良品の試料数を数え
ることによって求めた。

【００８１】

【表１】

【００８２】さらに、表１に示した試料のうち、試料３
および８〜１４の良品と判定された積層体については、
酸素分圧１０^-9〜１０^-12ＭＰａのＨ₂−Ｎ₂−Ｈ₂Ｏ
ガスからなる還元性雰囲気中において、１０５０℃の温
度で２時間焼成した。

【００８３】この焼成後においても、構造欠陥の発生の
有無を目視により確認し、構造欠陥のない良品の試料数
を数えた。この結果が、表２の「焼成後良品率」に示さ
れている。

【００８４】次に、焼成された焼結積層体の両端面に、
銀を導電成分としかつＢ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−
ＢａＯ系のガラスフリットを含有する導電性ペーストを
塗布し、窒素雰囲気中において６００℃の温度で焼き付
け、金属箔状の導体によって与えられた内部電極と電気
的に接続された外部端子電極を形成した。

【００８５】このようにして得られた積層セラミックコ
ンデンサの外形寸法は、幅が５．０ｍｍ、長さが５．７
ｍｍ、厚さが２．４ｍｍであった。また、内部電極間に
介在するセラミック層の厚みは、表２の「セラミック層
の厚み」に示すとおりとなった。また、有効セラミック
層の総数は５であり、１層あたりの対向電極面積は１
６．３×１０^-6ｍ²であった。

【００８６】次いで、得られた積層セラミックコンデン
サの各試料について、表２に示すような「誘電率」、
「絶縁破壊電圧」および「平均寿命時間」を評価した。

【００８７】すなわち、静電容量（Ｃ）を、自動ブリッ
ジ式測定器を用いてＪＩＳ規格５１０２に従って測定
し、得られた静電容量から誘電率（ε）を算出した。

【００８８】また、昇圧速度１００Ｖ／秒でＤＣ電圧を
印加し、絶縁破壊電圧を求めた。

【００８９】また、高温負荷試験として、温度１５０℃
においてＤＣ電圧を５Ｖ印加して、その絶縁抵抗の経時
変化を測定し、絶縁抵抗値（Ｒ）が１０⁵Ω以下になっ
た時点を故障として、故障に至る時間の平均値すなわち
平均寿命時間を求めた。

【００９０】

【表２】

【００９１】以下に、表１および表２を参照しながら、
各試料について考察する。

【００９２】表１において、試料番号に＊を付したもの
は、この発明の範囲から外れたものである。すなわち、
試料１５および１６では、脱バインダ工程を可塑剤の蒸
気雰囲気中で行なわなかった。これら試料１５および１
６によれば、比較的多くの構造欠陥が発生し、「脱バイ
ンダ後良品率」が低くなっている。

【００９３】なお、上述の試料１５と試料１６との間で
比較すると、「原料粉末の粒径」が比較的小さくかつ
「グリーンシートの厚み」が比較的小さい試料１５で
は、「脱バインダ後良品率」の低下が顕著であるが、
「原料粉末の粒径」が比較的大きくかつ「グリーンシー
トの厚み」が比較的大きい試料１６では、それほどの
「脱バインダ後良品率」の低下を示していない。これ
は、試料１６では、脱バインダ工程における分解ガスの
排出が各セラミックグリーンシートの周縁部分から比較
的順調に行なわれ、可塑剤の蒸発によるセラミックグリ
ーンシートの可塑性の低下がそれほど問題とならなかっ
たためであると考えられる。

【００９４】また、表１において、試料８と試料１１と
試料１５とは、「原料粉末の粒径」および「グリーンシ
ートの厚み」が互いに同じである。

【００９５】ここで、試料８と試料１５とを比較する
と、「可塑剤残存量」も、ともに「０．０重量％であ
り、ともに「脱バインダ後良品率」が低い。特に、脱バ
インダ工程を可塑剤の蒸気雰囲気中で実施した試料８に
おいて、「脱バインダ後良品率」が低いのは、密閉匣中
に導入された可塑剤の量が少なかったため、脱バインダ
工程中に可塑剤蒸気がなくなり、生の積層体に備えるセ
ラミックグリーンシートの可塑性が低下し、その結果、
構造欠陥が発生したものと考えられる。

【００９６】他方、試料１１のように、脱バインダ後の
「可塑剤残存量」が７．６重量％というように、５重量
％を超える場合には、「脱バインダ後良品率」は良好で
あったが、表２に示すように、「焼成後良品率」が低く
なっている。

【００９７】また、試料８および１１のうち、「脱バイ
ンダ後良品率」および「焼成後良品率」に関して良品と
判定されたものについては、表２に示すように、「誘電
率」、「絶縁破壊電圧」および「平均寿命時間」におい
て、他の試料に比べて劣っている。これは、外見上、構
造欠陥が見られなかった試料であっても、積層体の内部
にいくつかの構造欠陥を有していたためであると考えら
れる。

【００９８】これらに対して、試料１〜７、９、１０お
よび１２〜１４によれば、表１に示すように、「脱バイ
ンダ後良品率」が高く、また、表２に示すように、「焼
成後良品率」、「誘電率」、「絶縁破壊電圧」および
「平均寿命時間」において優れた結果を示している。

【００９９】以上の実施例では、セラミックグリーンシ
ート中に含まれるバインダの量を、チタン酸バリウム原
料粉末１００重量部に対して、１５重量部としたが、バ
インダの量は、これに限定されるものではない。すなわ
ち、セラミック原料粉末の粒径やバインダの種類（結着
力、分解時に発生するガス量等の相違）によって、バイ
ンダの適正量が変わるため、バインダの量については、
これらの状況に応じて、適宜調整されることになる。

【０１００】また、用いられるバインダの種類について
も、前述したポリビニルブチラール系バインダには限ら
ない。また、可塑剤についても、ＤＯＰに限らず、たと
えば、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）やＤＥＰ（フタル酸
ジエチル）といったフタル酸エステル系や、他の組成の
可塑剤であってもよく、バインダと相溶性を有していれ
ば、特に限定されるものではない。

【０１０１】また、セラミックグリーンシートを得るた
めのセラミックスラリーにおいて、上述した実施例で
は、添加物を有機溶媒に可溶な状態とするため、アルコ
キシド化合物としたが、これに限らず、たとえば、アセ
チルアセトネートまたは金属石鹸のような化合物として
もよい。

【０１０２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、生の
積層体を熱処理することによって、セラミックグリーン
シートに含まれるバインダを除去するにあたって、セラ
ミックグリーンシート中のバインダと相溶性のある可塑
剤の蒸気雰囲気を適用するので、脱バインダ工程中、セ
ラミックグリーンシートの可塑性を良好に維持すること
ができる。

【０１０３】したがって、脱バインダ工程での分解ガス
の拡散を阻害してしまう金属箔状の導体が生の積層体の
内部に位置していても、分解ガスに起因して生じ得る、
セラミックグリーンシートまたはこれによって与えられ
るセラミック層と金属箔状の導体またはこれによって与
えられる内部電極のような導体膜との界面での剥離とい
った構造欠陥を生じにくくすることができる。

【０１０４】この発明において、脱バインダ工程を終え
た後の生の積層体中に含まれる可塑剤の量を５重量％以
下となるようにすれば、その後の焼成工程での昇温過程
において、可塑剤に由来する分解ガスによって、焼結積
層体に構造欠陥が発生することを確実に防止することが
できる。

【０１０５】また、セラミックグリーンシート中のセラ
ミック原料粉末の粒径が、５０〜２００ｎｍの範囲とい
うように細かくされると、セラミックグリーンシートの
薄層化、ひいてはこれによって得られるセラミック層の
薄層化、たとえば、セラミック層の厚みを１．５μｍ以
下とするような薄層化が可能になるが、セラミック原料
粉末の粒径が細かくなるほど、セラミックグリーンシー
トに必要なバインダの量が多くなってしまう。したがっ
て、この発明は、このような状況下において、特に顕著
な効果を発揮することになる。

【０１０６】このようなことから、この発明によれば、
高い信頼性をもって、積層セラミック電子部品の薄層化
および多層化を図ることができ、積層セラミックコンデ
ンサに適用された場合には、積層セラミックコンデンサ
の小型化かつ大容量化を有利に図ることができる。

【０１０７】また、この発明に係る積層セラミック電子
部品において、導体膜または内部電極の厚みが０．８μ
ｍ以下にされると、上述した場合と同様、積層セラミッ
ク電子部品の多層化を図るのに有利であり、積層セラミ
ックコンデンサに適用された場合には、積層セラミック
コンデンサの小型化かつ大容量化を有利に図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による製造方法によって
製造された積層セラミックコンデンサ１を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示した積層セラミックコンデンサ１を製
造するため、生の積層体３ａに対して脱バインダ工程を
実施している状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１積層セラミックコンデンサ２セラミック層３積層体３ａ生の積層体６，７外部端子電極８，９内部電極

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 13/00 ３９１Ｈ０１Ｇ 13/00 ３９１Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック原料粉末およびバインダを含
むセラミックグリーンシートを用意する工程と、薄膜形成法によって形成された金属箔状の導体を用意す
る工程と、前記セラミックグリーンシートおよび前記導体を積層す
ることによって、前記導体が前記セラミックグリーンシ
ートを介して複数の層をなした状態にある生の積層体を
得る工程と、前記生の積層体を、前記セラミックグリーンシート中の
前記バインダと相溶性のある可塑剤の蒸気雰囲気中で熱
処理することによって、前記バインダを除去する工程
と、前記バインダが除去された前記生の積層体を焼成するこ
とによって、焼結積層体を得る工程とを備える、積層セ
ラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】前記バインダを除去する工程の後、前記
生の積層体中に含まれる可塑剤の量が５重量％以下とな
るようにされる、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】前記セラミックグリーンシートは可塑剤
を含み、前記バインダを除去する工程の後、前記生の積
層体中に含まれる量が５重量％以下となるようにされる
前記可塑剤は、前記セラミックグリーンシートに予め含
まれていた可塑剤を含む、請求項２に記載の積層セラミ
ック電子部品の製造方法。
【請求項４】前記セラミックグリーンシート中の前記
セラミック原料粉末の粒径は、５０〜２００ｎｍの範囲
にある、請求項１ないし３のいずれかに記載の積層セラ
ミック電子部品の製造方法。
【請求項５】前記薄膜形成法は、蒸着、スパッタリン
グ、電気めっきおよび化学めっきから選ばれた少なくと
も１種の方法である、請求項１ないし４のいずれかに記
載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】前記金属箔状の導体を用意する工程は、
支持体上で前記金属箔状の導体を形成する工程を含み、
前記生の積層体を得る工程は、前記支持体上の前記金属
箔状の導体を前記セラミックグリーンシート上に転写す
る工程を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の積
層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】前記生の積層体を得る工程において、前
記導体は、静電容量が得られるように配置され、さら
に、前記導体に電気的に接続されるように、前記焼結積
層体の外表面上に外部端子電極を形成する工程を備え、
それによって、積層セラミックコンデンサを製造する、
請求項１ないし６のいずれかに記載の積層セラミック電
子部品の製造方法。
【請求項８】請求項１ないし６のいずれかに記載の製
造方法によって得られた、積層セラミック電子部品であ
って、前記セラミックグリーンシートによって与えられ
たセラミック層および前記金属箔状の導体によって与え
られた導体膜を備える、積層セラミック電子部品。
【請求項９】前記セラミック層の厚みは、１．５μｍ
以下であり、前記導体膜の厚みは、０．８μｍ以下であ
る、請求項８に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項１０】請求項７に記載の製造方法によって得
られた、積層セラミック電子部品であって、前記セラミ
ックグリーンシートによって与えられたセラミック層、
前記金属箔状の導体によって与えられた内部電極、およ
び前記外部端子電極を備え、それによって、積層セラミ
ックコンデンサを構成している、積層セラミック電子部
品。
【請求項１１】前記セラミック層の厚みは、１．５μ
ｍ以下であり、前記内部電極の厚みは、０．８μｍ以下
である、請求項１０に記載の積層セラミック電子部品。