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JP3087450B2 - 積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサの製造方法

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JP3087450B2
JP3087450B2 JP04147160A JP14716092A JP3087450B2 JP 3087450 B2 JP3087450 B2 JP 3087450B2 JP 04147160 A JP04147160 A JP 04147160A JP 14716092 A JP14716092 A JP 14716092A JP 3087450 B2 JP3087450 B2 JP 3087450B2
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JP
Japan
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dielectric
ceramic capacitor
multilayer ceramic
thickness
capacitance
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JP04147160A
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JPH05343257A (ja
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渡 倉橋
篤志 金澤
洋 丹羽
磨人 大宮
克知 土本
立郎 菊池
泰男 津田
恵美子 井垣
正和 棚橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05343257A publication Critical patent/JPH05343257A/ja
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種電子機器に利用され
る積層セラミックコンデンサの製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、小型で大
容量がとれるため、電子チューナ、ビデオテープレコー
ダ、ビデオカメラ等の各種電子機器に利用され、最近特
に需要が急増している。
【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1、図2は積層セラミックコンデンサの
構造を示すものであり、図1は長さ方向の断面図、図2
は幅方向の断面図である。図1、図2において、1は誘
電体セラミックであり、この誘電体セラミック1と交互
に異なる端部に達する内部電極2とが交互に複数積層さ
れ、上記内部電極2を電気的に接続するために両端部に
設けられた外部電極3から構成されている。
【0005】以上のような構造をもった積層セラミック
コンデンサは、1300℃以上の高温度で焼成される。
また、この積層セラミックコンデンサの静電容量(以
下、容量と呼ぶ)は、誘電体セラミック1の誘電率と、
対向する内部電極2の電極重なり部の面積と、対向する
内部電極2の電極間の誘電体セラミック1の厚みと、そ
の層数とによって決まり、以下の式で求められる。
【0006】C=ε・ε 0 ・S・N/T ここで、C:積層セラミックコンデンサの容量、S:誘
電体一層を介して対向する内部電極2の電極重なり部の
面積、ε0:真空の誘電率〔8.854×10-12(F/
m)〕、ε:誘電体セラミック1の誘電率、T:焼成後
の誘電体厚み、N:誘電体層数である。この容量Cは、
誘電体セラミック1と内部電極2とを一体にして焼結し
た時点で決まり、その後に容量を調整することは困難
あった。
【0007】この容量を調整する方法としては、(1)
積層体の表面で容量を調整する、(2)積層体の内部で
容量を調整する、という2つの方法が提案されている。
【0008】(1)の場合には、容量を目標値より少し
小さめに設計し、焼結後に誘電体セラミック1の表面に
面積可変の容量調整用の電極を設ける構造にすることが
提案されている(実開昭49−70448号公報、実開
昭53−23535号公報、実開昭55−32027号
公報参照)。ただし、このような構造では、積層セラミ
ックコンデンサの実使用状況を考えると、この外部に設
けた上記容量調整用の電極を絶縁物で被覆する必要があ
った。
【0009】また、上記(2)の場合には、容量に関与
しない下側無効層と、容量を目標より小さめに設計した
有効層とを積層した積層体を例えば30体つくり、その
内の1つの積層体に上側無効層を積層し、焼成後容量を
測定する。この測定結果から目標容量に足りない分だけ
残りの29体に容量調整用の内部電極を積層印刷し、上
側無効層を積層するというものであった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の積層セラミックコンデンサの製造方法では、積層セラ
ミックコンデンサの容量を調整する方法として上記
(1)の積層体の表面で容量を調整する場合には、積層
セラミックコンデンサの外観形状を変えるものであり、
実装上問題が発生するものであった。
【0011】また、(2)の積層体の内部で容量を調整
する場合には、製造検査工程が1つ増えることでリード
タイムが長くなることや、工程が複雑になるものであ
り、容量調整用スクリーン印刷版が必要なためコスト高
になるものであった。しかも、積層セラミックコンデン
サに用いられる誘電体グリーンシートは薄く(80μm
以下)、かつ表面に凹凸があるために、その密度が測定
しにくく、焼成後の厚みを予想しにくいという問題点を
有したものであった。
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、外部電極形状を変えることなく、また内部に容量調
整用の電極を設ける必要もない構成で、容量が精度よく
設計できることを可能にする積層セラミックコンデンサ
の製造方法を提供することを目標とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、
成前の誘電体グリーンシートの単位面積当りの誘電体粉
末重量と、この誘電体グリーンシートを複数枚積層して
圧着したものの密度とを測定し、焼成後の誘電体グリー
ンシートを複数枚積層して圧着したものの厚みとを測定
し、焼成後の誘電体グリーンシートの厚みを上記誘電体
粉末重量と誘電体グリーンシートを複数枚積層して圧着
したものの密度とから回帰式を用いて予測し、この予測
結果に基づいて内部電極の重なり面積を決定する積層セ
ラミックコンデンサの製造方法と したものである。
【0014】
【作用】このような製造方法により、あらかじめ、焼成
前の誘電体グリーンシートの単位面積当りの重量と密度
から、容量設計の要因である焼成後の誘電体グリーンシ
ートの厚みを精度よく予測することにより容量設計の工
程を簡単にできるため、リードタイムの短縮及びコスト
の低減を図ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、具体的に
説明する。
【0016】まず、同一特性材料の原料ロットの異なる
厚さ40μmの誘電体グリーンシート、シートNo.1,
2,3をそれぞれ160mm×140mmの寸法に裁断す
る。その後、この誘電体グリーンシートをシートNo.ご
とに16枚積層して圧力600kg/cm2で圧着する。圧
着した誘電体グリーンシートのブロックから直径15mm
の円板を5ヶ打ち抜く(以下、グリーン円板と呼ぶ)。
この誘電体グリーンシートは誘電体粉末の比重4.5g
/cm3(90wt%)、バインダー0.1g/cm3(10wt
%)からなり、グリーン円板の重量とこれを成形するの
に用いた誘電体粉末の重量とはほぼ等しいのでこのグリ
ーン円板の重量を測定してグリーン円板を構成する誘電
体粉末重量を得て、次にこのグリーン円板の厚みを測定
し、グリーン円板の単位面積重量とグリーン円板密度を
以下の式で算出する。なお、この際重量は電子天秤(メ
トラー社製)、厚みは平マイクロメーターを用いた。
【0017】グリーン円板単位面積重量(mg/cm2)=
グリーン円板重量(mg)/[円板面積(1.767cm2
×枚数(16)] グリーン円板密度(mg/cm3)=グリーン円板重量(m
g)/[円板面積(1.767cm2)×円板厚み(μm)] このグリーン円板を、ZrO2粉を敷いた高純度のアル
ミナ匣鉢中に入れ、空気中において温度1350℃で2
時間焼成し焼成円板を得る。この焼成円板に付いたZr
2粉を十分落とし、ポイントマイクロメータで厚みを
判定する。そして、得られたグリーン円板単位面積重量
と密度と焼成円板厚みを(表1)に示している。
【0018】
【表1】
【0019】この(表1)から明らかなように、積層セ
ラミックコンデンサのグリーン円板の単位面積重量と密
度がわかれば、(表1)のグリーン円板の単位面積重量
と密度を変数として焼成後の厚みを求める回帰分析を行
い、誘電体グリーンシートの焼成後の厚み(T)が精度
よく予測できる回帰式(重回帰式)を下記のように設定
することができる。
【0020】回帰式 T=16.695+2.915W
−6.233ρ ここで、T:誘電体グリーンシートの焼成後の厚み(μ
m)、W:グリーン円板の単位面積重量(mg/cm 2
ρ:グリーン円板の密度(g/cm 3 である。
【0021】次に、実際に使用する積層セラミックコン
デンサの容量形成部分の(以下、有効層と呼ぶ)の誘電
体グリーンシート(40μm)を500mm×140mmの
寸法に裁断してその重量を測定した結果6.455gで
あった。また、誘電体グリーンシートを160mm×14
0mmの形状に裁断して16枚積層し、圧力600kg/cm
で圧着し、直径が15mmのグリーン円板を打ち抜き、重
量と厚みを測定したところ、それぞれ260.8mg、5
52μmであり、これによりグリーン円板の単位面積重
量は9.224mg/cm2、密度は2.674g/cm3と計
算できる。
【0022】この誘電体グリーンシートの重量と密度の
結果を上記の誘電体厚みを予測する回帰式T=16.6
95+2.915W−6.233ρに代入して、予測厚
み(T)=26.92μmを算出できる。
【0023】この40μmの誘電体グリーンシートを用
いて18pFの積層セラミックコンデンサを製造するた
めには誘電率43、有効層2層の設計では、上述した式
C=ε・ε 0 ・S・N/Tを用いて内部電極の重なり
面積0.636mm 2 が得られる。従って、この計算結果
より、誘電体一層を介して重なり合う内部電極の面積を
0.636mm 2 になるように内部電極を誘電体グリーン
シートに印刷して乾燥させ、内部電極と誘電体セラミッ
クグリーンシートを交互に重ね静電容量を発現する有効
層を2層とし、上面、下面にそれぞれ無効層となるセラ
ミック層を9枚重ねて積層圧着し積層体ブロックを形成
する。そしてこの積層体ブロックを所定の位置で切断ピ
ッチが長さ方向2.24mm、幅方向1.50mmでチップ
状に切断し、ZrO2を敷いた高純度アルミナ匣鉢中に
入れ、空気中において温度1350℃で2時間焼成し
た。
【0024】次に端部を研磨紙で削り、外部電極の銀ペ
ーストを塗布し、温度850℃でチップ素体に焼き付け
し外部電極を形成した。ここで容量を静電容量計(横河
ヒューレットパッカード社製)にて測定したところ1
8.16pFの容量が得られた。
【0025】また、この素体をエポキシ樹脂で直径20
mmの円柱状におおいかためて、水研磨紙にてチップ素体
を研磨し、有効層部分の誘電体厚みを測定した。その結
果、26.7μmであり厚みの予測(26.92μm)が
精度よく予測できたことが確認できた。
【0026】なお、本実施例では、誘電体グリーンシー
トの誘電体粉末重量を評価するにグリーン円板の重量を
用いたが、他にも所定の長さ(500mm)のシート重量
を用いて算出してもよい。また、誘電体グリーンシート
の厚みに関しても、厚み別に回帰式を求めることで予測
精度が高まることは当然のことである。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の製造方法によれ
ば、容量調整を行うことなく容量を設計できる。つま
り、容量の設計因子である誘電体厚みを精度よく予測
し、容量設計の工程を簡単にできるためリードタイムの
短縮及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例及び従来例の積層セラミッ
クコンデンサの構成を示す長さ方向の断面図
【図2】図1の積層セラミックコンデンサの幅方向の断
面図
【符号の説明】
1 誘電体セラミック 2 内部電極 3 外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大宮 磨人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 土本 克知 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 菊池 立郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 津田 泰男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 井垣 恵美子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 棚橋 正和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−75311(JP,A) 特開 平3−84993(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 4/00 - 4/40 H01G 13/00 - 13/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体グリーンシートと内部電極を複数交
    互に、かつ上記内部電極が交互に異なる端部に達するよ
    うに積層した後に1300℃以上の高温で焼成し、この
    焼成された素体の端部に内部電極が露出するように研磨
    を行い、その端部へ外部電極を形成する積層セラミック
    コンデンサの製造方法において、上記焼成前の誘電体グ
    リーンシートの単位面積当りの誘電体粉末重量と、この
    誘電体グリーンシートを複数枚積層して圧着したものの
    密度とを測定し、焼成後の誘電体グリーンシートを複数
    枚積層して圧着したものの厚みとを測定し、焼成後の誘
    電体グリーンシートの厚みを上記誘電体粉末重量と誘電
    体グリーンシートを複数枚積層して圧着したものの密度
    とから回帰式を用いて予測し、この予測結果に基づいて
    内部電極の重なり面積を決定する積層セラミックコンデ
    ンサの製造方法。
JP04147160A 1992-06-08 1992-06-08 積層セラミックコンデンサの製造方法 Expired - Lifetime JP3087450B2 (ja)

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