初心者向け！MLCC製造工程における温度測定の基本と不良低減のポイント その2

原料調合・シート成形段階

• 原料調合

  セラミック粉末、バインダー、溶剤などを混ぜ合わせてスラリーを調合する際、混合時の温度が粘度や分散性に影響を与えることがあります。適切な温度で均一なスラリーを調合することは、その後のシート品質に直結します。

• グリーンシート形成

  スラリーを薄膜状に塗布し乾燥させてグリーンシートを形成する際、乾燥温度と時間がシートの均一性や密度に影響を与えます。不適切な乾燥は、シートのひび割れや密度の不均一を引き起こす可能性があります。

積層・仮焼結段階

• 積層・圧着

  グリーンシートを何層も積み重ねて圧着する工程では、バインダーを軟化させるための温度管理が重要です。バインダーの種類に合わせて水を加熱し、均一に圧力をかけることで高精度な加工を実現する装置も存在します。

• 脱バインダー（仮焼結）

  積層・圧着後に有機バインダーを除去するために行われる仮焼結工程では、昇温速度や最高到達温度の管理が非常に重要です。急激な昇温はバインダーの熱分解を急激に進め、ガス発生によるシートの膨れやクラックの原因となります。低温で時間をかけて有機物を除去することで、これらの不良を防ぎ、焼成時のデラミネーション（層間剥離）などの構造欠陥の発生を大幅に低減できます。過熱水蒸気対応の熱処理装置は、脱バインダー時間の短縮や低温処理化に貢献するとされています。

電極形成・焼成段階

• 電極焼付

  外部電極を塗布した後、焼き付ける工程でも適切な温度管理が必要です。電極材料の密着性や導電性を確保するために、正確な温度での熱処理が求められます。

• 焼成

  MLCC製造工程の中でも、最も重要な温度管理を要するのがこの焼成工程です。数百度から千数百℃の高温でセラミックを焼き固めることで、誘電体と内部電極を一体化させます。

  • 昇温速度

    急激な昇温は熱応力によるクラックの原因となります。特に薄層化が進むハイエンドMLCCでは、内部電極被覆率を高めるために、100℃/秒以上の高速昇温炉が開発されています。

  • 最高焼成温度と保持時間

    セラミック材料の焼結度、結晶粒径、誘電特性は、これらの条件に大きく依存します。不適切な温度は、誘電率のばらつき、絶縁不良、あるいは機械的強度の低下を引き起こします。

  • 雰囲気制御

    成炉内の酸素分圧や水素濃度、露点などの雰囲気も、電極材料の酸化・還元状態やセラミックの特性に影響を与えます。これらを高精度に管理することが、高品質・高歩留まりなMLCC製造に繋がります。

端子付け・検査工程

• 端子付け

  完成したチップにリード線をはんだ付けする際、はんだ付け温度が不適切だと、はんだクラックや熱衝撃によるチップのクラックが発生する可能性があります。

• 検査

  最終製品の電気特性や信頼性を評価する際、恒温槽を用いた温度サイクル試験や高温負荷試験などが行われます。これは、MLCCが実際に使用される環境下での性能を保証するために不可欠です。

このように、MLCCの各製造工程において、温度測定は品質維持と不良低減のための重要な役割を担っています。