CN109155194B - 层叠型电子部件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供层叠功能部和导电体部形成的层叠体的形成精度极良好的层叠型电子部件的制造方法。本发明的层叠型电子部件的制造方法是具有层叠功能部和导电体部的元件主体的层叠型电子部件的制造方法,使用通过电压施加单元使喷出部内的油墨带电,并通过静电吸引力从喷出部喷出带电的油墨的喷出装置并具有下述工序:第一工序,作为油墨,使用含有功能性颗粒的第一油墨而形成生坯功能部(12);第二工序,作为油墨,使用含有导电体颗粒的第二油墨而形成生坯导电体部(13);反复进行第一工序和第二工序,形成生坯层叠体的工序;对生坯层叠体进行处理获得元件主体的工序。
Description
技术领域
本发明涉及层叠型电子部件的制造方法。
背景技术
在电子设备中,为了信息处理、信号转换等,在电源电路等上搭载多个且各种电子部件。作为这样的电子部件,公知有具有层叠发挥该电子部件的性能的功能层、与端子电连接的电极层的结构的层叠型电子部件。
目前,作为制造层叠型电子部件的方法,例示有利用例如使用印刷技术在塑料薄膜上形成规定的图案而获得元件的被称为辊对辊的工序的方法。
具体而言,在塑料薄膜上使用形成含有构成功能层的材料的浆料形成片材,并在其上使用含有构成电极层的导电体材料的膏体印刷电极。接着,层叠形成有电极的片材,获得层叠了片材和电极的成形体。而且,根据需要切断所得的成形体,单片化后,进行热处理,由此制造层叠型电子部件。
然而,在上述的方法中,层叠时及切断时易产生电极的错位,成为所得的层叠型电子部件的功能层和电极层的层叠构造的形成精度降低的主要原因。
作为提高形成精度的方法,例如,专利文献1中记载有下述方法:将陶瓷浆料、和含有导电体材料的功能材料膏体通过喷油墨方式喷射液滴,形成陶瓷层和电极层,从而制造层叠型电子部件。记载有根据该方法,能够抑制错位,且能够不需要层叠工序及切断工序。
另外,专利文献2中记载有适于通过使用喷油墨方式的液滴的喷射进行的层叠型电子部件的制造的油墨。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-232174号公报
专利文献2:国际公开第2013/172213号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明鉴于这样的实际状况而开发的,其目的在于,提供层叠功能部和导电体部形成的层叠体的形成精度极良好的层叠型电子部件的制造方法。
用于解决问题的技术方案
近年来,由于电子设备的高性能化、小型化等的要求,对于电子部件来说也要求高性能化、小型化等。推进电子部件的小型化时,制造的电子部件满足规定的标准(性能)的比例(成品率)急剧降低。这起因在于随着电子部件的小型化,层叠体的形成精度降低,对电子部件的特性(性能)产生大的影响,具有成为规定的最大公差内的特性的电子部件的数量减小。因此,本发明人们为了提高层叠体的形成精度而进行了各种研究。
其结果是,在现有的辊对辊方法中,在形成精度的提高上存在限制,特别是难以在规定的标准内获得尺寸小的层叠型电子部件的特性(例如层叠陶瓷电容器的静电容量、NTC热敏电阻的电阻等),其结果发现成品率降低。另外,专利文献1没有描述详细,但即使在通过通常的喷油墨方式喷射液滴的情况下,由于命中精度仅为10μm左右,因此与现有的辊对辊的方式法相比,格外的形成精度的提高不能预计,且不充分。
本发明的方式提供:
[1]一种层叠型电子部件的制造方法,该层叠型电子部件具有层叠了功能部和导电体部的元件主体,其中,
使用通过电压施加单元使喷出部内的油墨带电,通过静电吸引力将带电的油墨从喷出部喷出的喷出装置并具有以下工序:
第一工序,作为油墨,使用含有功能性颗粒的第一油墨而形成生坯功能部;
第二工序,作为油墨,使用含有导电体颗粒的第二油墨而形成生坯导电体部;
反复进行第一工序和第二工序而形成生坯层叠体的工序;
对生坯层叠体进行处理而获得元件主体的工序。
在上述的制造方法中,使用利用静电吸引力的喷出装置,直接印刷生坯功能部及生坯导电体部,反复这些重叠印刷而获得生坯层叠体。通过使用利用静电吸引力的喷出装置,即使将喷嘴和工件的间隔设为100μm以下,也能够稳定喷出,因此能够以高的精度进行印刷。根据这样的生坯层叠体,能够获得形成精度非常高的层叠型电子部件。
[2]根据[1]所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,生坯层叠体是与元件主体的形状及尺寸对应的生坯芯片。
根据上述的制造方法,由于从最初开始将生坯芯片形成为单片化的生坯层叠体,因此能够省略切断生坯层叠体形成单片化的多个生坯芯片的工序。其结果是能够抑制层叠型电子部件的特性或电阻等变化。
[3]根据[1]或[2]所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,生坯导电体部为矩形,其短边方向的宽度为180μm以下。
根据上述的制造方法,由于能够提高层叠型电子部件的内部构造的形成精度,因此优选作为尺寸非常小的小型的层叠型电子部件的制造方法。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,油墨含有溶剂和树脂,由该溶剂和该树脂构成的溶液的粘度为30mPa·s以上。
通过将溶液的粘度设定为上述的范围内,能够确保喷出油墨形成的线段的线宽的均匀性及印刷的区域的厚度的均匀性。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,在喷出装置中同时在多个喷嘴上施加相同的电压。
喷出装置通过具有上述结构,能够同时形成多个生坯层叠体。
附图说明
图1是作为通过本实施方式的制造方法制造的层叠型电子部件的一例的层叠陶瓷电容器的剖面示意图。
图2是表示作为通过本实施方式的制造方法制造的层叠型电子部件的一例的层叠陶瓷电容器具有的元件主体的层叠构造的分解立体图。
图3是本实施方式的制造方法中使用的喷出装置的主要部分剖面示意图。
图4A是用于说明本实施方式的制造方法的第一工序的俯视图。
图4B是接着图4A的图。
图4C是接着图4B的图。
图5A是用于说明本实施方式的制造方法的第二工序的俯视图。
图5B是用于说明本实施方式的制造方法的第二工序的立体图。
图6A是用于说明生坯导电体部的重复部分的图,图6B是用于说明生坯导电体部的重复部分的图。
图7A是表示导电体部的长度和在与一个导电体部相对的导电体部的位置偏差按照正态分布的情况下,夹于两个导电体部的功能部的静电容量为M公差(±20%)的比例的关系的图表,图7B是表示在图6B的虚线位置的剖面的导电体部的关系的图。
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式,按以下在顺序详细地说明本发明。
1.层叠型电子部件
2.层叠型电子部件的制造方法
2.1.喷出装置
2.2.油墨
2.2.1.第一油墨
2.2.2.第二油墨
2.2.3.树脂溶液的粘度
2.3.制造工序
2.3.1.第一工序
2.3.2.第二工序
2.3.3.获得生坯层叠体工序
2.3.4.获得元件主体的工序
3.本实施方式的效果
4.变形例
(1.层叠型电子部件)
图1表示作为通过本实施方式的制造方法制造的层叠型电子部件的一例的层叠陶瓷电容器。层叠陶瓷电容器1具有元件主体10,如图1及图2所示,元件主体10由矩形的功能部(陶瓷层2)和在短边方向及长边方向的任一方向比功能部均较小地形成的矩形的导电体部(内部电极层3)交替层叠而构成。在元件主体10的两端部形成有和在元件主体10的内部交替配置的内部电极层3分别导通的一对端子电极4。
通过在该端子电极施加电压,配置在表示不同的极性的电极层间的陶瓷层发挥规定的介电特性,其结果作为电容器发挥功能。
层叠型电子部件的形状及尺寸根据目的及用途适宜确定即可,但在本实施方式中对于形状为长方体形状的情况进行采纳。另外,优选尺寸小,在层叠陶瓷电容器的情况下,其尺寸优选例如长(0.4mm以下)×宽(0.2mm以下)×厚度(0.1~0.2mm)以下。
(2.层叠型电子部件的制造方法)
接下来,对本实施方式的制造方法的一例,下面详细地说明。在本实施方式的制造方法中,使用利用了静电吸引力的喷出装置,印刷形成成为功能部的生坯功能部和成为导电体部的生坯导电体部。首先,对于在本实施方式的制造方法中使用的喷出装置进行说明。
(2.1.喷出装置)
在本实施方式中,喷出装置50如图3所示,具备作为喷出部的多个喷嘴51和电压施加单元52。图3中未明示,但喷出装置至少由具备供给第一油墨的多个喷嘴的第一头部和具备供给第二油墨的多个喷嘴的第二头部构成。
电压施加单元52与喷嘴51和支承体53连接,能够向喷嘴51和支承体53之间施加电压。由此,能够使从未图示的油墨供给部供给到喷嘴内的油墨60带电。此外,所施加的电压是数100V~数1000V左右的高电压,能够向并联电连接的多个喷嘴施加相同的电压。
另外,支承体53保持在根据来自未图示的控制部的电信号可沿X轴、Y轴、Z轴的各方向移动的工作台54上,支承体53也可与工作台54的移动对应而移动。此外,只要喷嘴和描画对象物能够相对移动,则喷嘴可以移动,工作台也可以移动。
在喷出装置50中,未图示的控制部将电信号发送到电压施加单元52时,电压施加单元52将与该电信号对应的电压施加到喷嘴51上。通过这种控制,通过静电吸引力从喷嘴51抽取带电的油墨60,喷出到描画对象物O(支承体、或形成于支承体上的生坯功能部或生坯导电体部)。这时,控制部也向工作台54发送电信号,能够将喷嘴51和工作台54的距离维持在一定并使工作台54在XY平面上移动。因此,由于工作台在油墨60喷出到描画对象物O的状态下在XY平面上移动,所以图案描画在描画对象物O上。
控制部停止电信号的发送时,电压施加单元52施加在喷嘴51的电压为0。其结果是,由于在油墨60上不作用静电吸引力,因此油墨60因表面张力效应而远离描画对象物O被拉回到喷嘴51。通过该一系列的动作,能够对描画对象物形成规定的图案。
在喷出装置中,使油墨带电,通过静电吸引力控制带电的油墨的喷出开始及喷出停止,因此,油墨的喷出开始及喷出停止对于电压施加非常迅速且高精度地响应。因此,施加电压时,油墨立即喷出到描画对象物,停止电压施加时,不会产生液滴落等,由于立即停止油墨的喷出,因此能够反复规定的图案而再现性良好地描画。
在本实施方式中,以同时形成相同的图案的方式在喷出装置具备的多个喷嘴上施加电压,施加在多个喷嘴的电压的施加图案相同。因此,向安装于一个头的多个喷嘴施加电压的电源可以是一个,而不需要以向多个喷嘴同时施加不同的电压并同时形成不同的图案的方式构成电压施加单元。另外,由于向形成相同的图案的多个喷嘴施加相同的电压,因此不需要近接的喷嘴间的绝缘处理。其结果,在本实施方式中,能够将喷出装置设为简易的结构。
(2.2.油墨)
本实施方式中,作为上述的喷出装置中使用的油墨,准备用于形成构成功能部的生坯功能部的第一油墨、和用于形成构成导电体部的生坯导电体部的第二油墨。以下,对第一油墨及第二油墨进行说明。
(2.2.1.第一油墨)
本实施方式中,第一油墨含有功能性颗粒和溶剂和树脂。制备第一油墨的方法没有特别限制,例如,在溶剂中溶解树脂,制作树脂溶液,将该树脂溶液和功能性颗粒混合即可。在第一油墨中,功能性颗粒分散在树脂溶液中。
作为功能性颗粒,只要是构成功能部的材料或成为该材料的化合物等的颗粒,就没有特别限制,根据用途等适宜选择。例如,在构成功能部的材料是陶瓷的情况下,例示有由该陶瓷构成的颗粒、或通过热处理等成为该陶瓷的碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属化合物等颗粒。另外,例如,在构成功能部的材料是金属或合金的情况下,例示有由该金属或合金构成的颗粒。
功能性颗粒的粒径考虑功能性颗粒的热处理特性(烧结性等)、分散在第一油墨中的功能性颗粒的沉降决定即可。粒径变大时,在第一油墨中易产生功能性颗粒的沉降,有描画时油墨的喷出量产生偏差的倾向,存在不能维持描画的线段的线宽、形成的图案的厚度等均匀性的倾向。另外,粒径减小时,存在生坯层叠体的热处理时的功能性颗粒的烧结过快的倾向,有可能产生功能部和导电体部同时烧成引起的构造缺陷(裂纹及层离(delamination)等),不予优选。本实施方式中,从功能性颗粒的热处理特性的观点来看,优选功能性颗粒的平均粒径为100~500nm左右。此外,在不存在热处理的限制的情况下,考虑功能性颗粒的沉降的影响,平均粒径也可以是数十nm左右。
含于第一油墨的树脂没有特别限制,例示有纤维素类树脂、丁醛类树脂、丙烯酸类树脂、聚乙烯醇、环氧树脂、酚醛树脂、苯乙烯树脂、聚氨酯树脂等树脂。另外,含于第一油墨的溶剂也没有特别限制,例示有水或有机溶剂。作为具体的有机溶剂,例示有将癸烷、十四烷、十八烷等脂肪族烃类、甲基乙基酮、环己酮等酮类、二甲苯、甲苯等芳香族烃类、甲基溶纤剂、丁基溶纤剂、甲基卡必醇、丁基卡必醇、三甘醇单***等醚类、乙酸乙酯、丁基卡必醇乙酸酯等酯类、丙醇、乙二醇、萜品醇等醇类、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等极性溶剂等单独多个混合使用等。
此外,根据需要,第一油墨也可以含有分散剂、增塑剂、电介质、玻璃料、绝缘体、带电去除剂等。
(2.2.2.第二油墨)
本实施方式中,第二油墨含有导电体颗粒和溶剂和树脂。制备第二油墨的方法没有特别限制,与制备第一油墨的方法同样即可。
作为导电体颗粒,只要是构成导电体部的材料或成为该材料的化合物等颗粒,就没有特别限制,根据和构成功能部的材料的相容性、用途等适宜选择。
导电体颗粒的粒径与功能性颗粒的粒径同样,考虑导电体颗粒的热处理特性(烧结性等)、第二油墨的导电体颗粒的沉降决定即可。本实施方式中,从导电体颗粒的热处理特性的观点来看,优选导电体颗粒的平均粒径为100~500nm左右。此外,在不存在热处理的限制的情况下,考虑功能性颗粒的沉降的影响,平均粒径也可以是数十nm左右。
(2.2.3.树脂溶液的粘度)
本实施方式中,优选考虑颗粒(功能性颗粒及导电体颗粒)的沉降、所描画的线段的线宽,确定不含油墨的颗粒(功能性颗粒及导电体颗粒)的树脂溶液的粘度。如上述,油墨中产生颗粒的沉降时,存在描画时油墨的喷出量产生偏差的倾向,存在不能维持描画的线段的线宽的均匀性、形成的图案的厚度的均匀性等的倾斜。
在此,考虑到通过惯性力和粘性力之比表示的无量纲Re(=ρw·v·a/μ)小于2时,能够应用斯托克斯定律,将斯托克斯定律应用于颗粒的沉降速度。根据该斯托克斯定律,平衡沉降速度v根据溶液的粘度μ和粒径a、溶液的密度ρw和颗粒的密度ρs通过v=(ρs-ρw)g·a2/18μ表示。如从该式可知,沉降时的平衡速度与溶液的粘度成反比例。因此,为了抑制由于含于油墨的颗粒沉降引起的油墨内的颗粒密度不均匀,有效的是不增大含有颗粒的油墨的粘度,而增大去除了含于油墨的颗粒的溶液即树脂溶液的粘度。
本实施方式中,从描画的线段的线宽、形成的图案的厚度等均匀性的观点来看,优选作为油墨中不含颗粒(功能性颗粒及导电体颗粒)的树脂溶液的粘度为30mPa·s以上。
此外,本发明人们研究的结果判明,比较树脂溶液中的树脂浓度和树脂溶液的粘度的关系、油墨中的树脂浓度和油墨的粘度的关系时,无论是任何的情况,树脂浓度和粘度的常用对数都处于比例关系,但油墨的粘度存在因颗粒的浓度、粒径等而变化的倾向。该情况表示在限制用于抑制颗粒的沉降的粘度的情况下,优选树脂溶液的粘度而不是油墨的粘度。
另一方面,在将使用的粒径能够小到数10nm的情况下,即使树脂溶液的粘度小,也能够抑制沉降。在这种树脂溶液的粘度小的情况下,能够减小线宽,因此利于制造尺寸极小的电子部件的情况。
另外,树脂溶液的粘度的上限,如果作为油墨可喷出,且在响应性上无问题,则没有特别限制,例如优选1200mPa·s以下。
(2.3.制造工序)
在本实施方式的制造方法中,使用上述的喷出装置,在支承体上或生坯导电体部上通过第一油墨印刷形成生坯功能部(第一工序),在形成的生坯功能部之上通过第二油墨印刷形成生坯导电体部(第二工序)。而且,反复这些,得到交替层叠有生坯功能部和生坯导电体部的生坯层叠体后,对生坯层叠体进行处理元件主体。以下,对各工序进行说明。
(2.3.1.第一工序)
本实施方式中,生坯功能部形成于支承体上。本工序中,如图3所示,在喷出装置中通过控制施加在供给第一油墨的多个喷嘴的电压,使静电吸引力作用在第一油墨上,向支承体上喷出第一油墨并印刷。如图4A所示,工作台(图示省略)仅以规定量沿X轴方向移动,并以规定的时间间隔停止电压的施加时,在电压的施加停止期间,抽取的第一油墨从支承体上分离,返回喷嘴(图示省略),油墨的喷出间歇停止。其结果是在支承体53上形成有多个与X轴方向平行的规定的长度的线段L1。
接着,工作台(图示省略)向Y轴方向移动规定量后,工作台再次向X轴方向移动。与线段L1的形成时同样,电压间歇地施加在喷嘴(图示省略)和支承体之间,如图4B所示,以与所形成的线段L1平行且接触的方式新形成线段L2。通过使其反复规定的次数,如图4C所示,形成多个规定的长度的线段以规定数量连续形成的区域,例如矩形的区域(生坯功能部12)。根据需要,通过在所形成的矩形的区域的正上方以连续的方式再反复形成线段,能够形成具有希望的厚度的矩形的生坯功能部12。
(2.3.2.第二工序)
第二工序中,工作台以充填了第二油墨的喷嘴位于第一工序中形成的生坯功能部之上的方式沿Y轴方向移动规定量。或者,固定工作台,喷嘴也可以以充填了第二油墨的喷嘴位于在第一工序中形成的生坯功能部之上的方式移动。
在第一工序中形成的生坯功能部干燥后,如图5A及5B所示,与第一工序同样,在生坯功能部上使用第二油墨形成规定的长度的线段,通过使其反复,形成有规定的长度的线段以规定数量连续形成的区域,例如矩形的区域(生坯导电体部13)。此外,在图5A中喷嘴的图示省略。另外,在图5B中,关于喷嘴只图示其前端部。
在本实施方式中,矩形的生坯导电体部的短边方向的长度W1为180μm以下的情况时,相对于现有的方法,在产品的成品率方面发挥效果,尤其在60μm以下的情况时,产品的成品率的改善效果非常大。根据本实施方式的方法,由于层叠型电子部件的内部构造的形成精度高,因此即使是生坯导电体部的短边方向的长度极小的情况,也能够高精度地形成。其结果是能够提高小型的电子部件的成品率。对于生坯导电体部的短边方向的长度进行规定是因为生坯导电体部的短边方向的长度的影响例如对于静电容量最大。
另外,特别是层叠陶瓷电容器的情况下,为了发挥高的介电特性,优选增加生坯导电体部的短边方向的长度W1相对于生坯功能部的短边方向的长度W2的比例。根据本实施方式的方法,由于能够提高生坯导电体部的形成精度,因此能够增大生坯导电体部的短边方向的长度,能够使能够取得的静电容量极大化。
此外,如图5A及5B所示,生坯导电体部13相对于生坯功能部12以其端部为相同的位置的方式对齐,对于短边方向(Y轴方向)及长边方向(X轴方向),生坯导电体部比生坯功能部较小地形成。因此,在生坯功能部上形成有生坯导电体部后,在生坯功能部上存在未形成任何的区域(空白区域15)。
生坯功能部的厚度薄的情况下,生坯导电体部相对于生坯功能部的厚度相对大,因此层叠型电子部件的层叠数增多时,在生坯层叠体上产生生坯导电体部和空白区域的台阶的影响。其结果是在生坯层叠体的热处理时等,存在易产生构造缺陷(裂纹或层离等)的倾向。因此,形成生坯导电体部前后,也可以在空白区域15形成生坯功能部。通过这样,消除生坯导电体部和空白区域的台阶,因此能够抑制该台阶引起的构造缺陷的产生。
另外,形成于空白区域的生坯功能部即可以使用第一油墨来形成,也可以使用与第一油墨不同的油墨来形成。
此外,生坯功能部的厚度大的情况下,即使在空白区域不形成生坯功能部,由于处于不存在由其引起的构造缺陷的倾向,因此在空白区域也可以不形成生坯功能部。
本实施方式中,在第一工序及第二工序使用油墨形成的线段的线宽为5~50μm左右。本实施方式中,以平行且连续的方式反复形成规定的长度的线段,形成使线段相互接触连结的具有一个厚度的面区域。
本实施方式中,由于使用利用上述的静电吸引力的喷出装置形成线段,因此能够特别减小实际形成的线段的长度相对于设定的线段的长度的偏离(偏差)及实际形成的位置相对于设定的形成位置的偏离(偏差)。因此,对于连结形成有线段的矩形的区域也能够特别减小与设定的偏离(偏差)。换句话说,能够特别提高矩形的区域的形成精度。
作为矩形的区域的形成方法,可以沿着形成的矩形的区域的短边方向或长边方向平行地形成线段,形成矩形的区域,也可以在矩形的区域的对角方向形成线段,使形成的线段的长度产生变化,形成矩形的区域。
另外,在本实施方式中,对于决定元件的外形形状的生坯功能部及生坯导电体部形成为矩形的例进行了描述,但在制造的电子部件中,外形形状及生坯导电体部的形状也可以将六边形、八边形这样的多边形作为基本形状,也可以将圆形作为基本形状。
(2.3.3.得到生坯层叠体的工序)
通过上述的第一工序及第二工序,反复在生坯功能部之上形成生坯导电体部,在生坯导电体部之上再形成生坯功能部的操作,得到交替层叠了生坯功能部和生坯导电体部的生坯层叠体。
如上述,使用利用静电吸引力喷出装置,通过使多个线段平行且连结形成,形成具有希望的面积的生坯功能部及生坯导电体部。生坯功能部及生坯导电体部的厚度通过调整线宽和线彼此的间距宽度来抑制面内的厚度的不匀。因此,生坯功能部及生坯导电体部的短边方向的长度为线段的线宽的2倍以上。
进而,由于使用利用静电吸引力的喷出装置,高精度形成、层叠生坯功能部及生坯导电体部,因此得到的生坯层叠体的形成精度非常高。因此,从层叠方向观察生坯层叠体时,能够特别增大各生坯导电体部重叠的区域。
在层叠型电子部件上施加电压的情况下,仅与施加的区域(导电体部)对应的功能部发挥特性。因此,导电体部重叠的区域的大小成为问题。例如,与图6A所示的生坯导电体部的理想的配置的重叠区域OA相比,如图6B所示,生坯导电体部的形成精度低,生坯导电体部偏离理想的配置时,生坯导电体部的重叠区域OA减小偏离量。其结果是即使是相同的电子部件,得到的特性的偏差也增大,不满足规定的标准的电子部件的数量会增多。
图7A是表示导电体部的长度(电极宽度)和与一个导电体部相对的导电体部的位置偏差按照正态分布的情况下,夹在两个导电体部的功能部的静电容量作为电子部件的静电容量的公差为一般的M公差(±20%)的比例的关系的图表。图7B所示的图为表示图6B的虚线位置的剖面的导电体部的关系的图。在图7A所示的图表中,为了使静电容量在M公差内,需要图7B所示的2个导电体部重叠的长度为该线段的长度的约80%以上。
换句话说,图7A的纵轴表示相对的导电体部的位置的偏离小的导电体部(重叠的长度为约80%以上的)比例。
自设定的形成位置的偏离如上述,依赖于形成精度。因此,如果形成精度高,则自以规定数形成线段的情况的设定的形成位置的偏离的分布小,相反如果形成精度低,则偏离的分布增大。
在此,在假定导电体部的偏离的分布满足正态分布的情况下,判明在本实施方式的方法中,偏离的分布的标准偏差σ能够实现3μm以下,与之相对,在使用现有丝网印刷等的方法中,偏离的分布的标准偏差σ为15μm左右。
使用这些标准偏差σ的值,通过计算算出形成的线段的长度和成为M公差内的比例的关系的结果是图7A所示的图表。如从图7A可知,只要是本实施方式的方法,即使线段的长度为30μm左右,成为M公差内的比例大约为100%,相反,在现有的方法中,线段的长度比180μm左右小时,成为M公差内的比例明显低于100%。
由于成为M公差内的比例与产品的成品率对应,因此图7A表示线段即1轴方向的成品率预测。因此,在实际的生坯层叠体中,生坯导电体部形成为矩形(2轴方向),另外,因为层叠,在层叠方向(高度方向)也产生层叠偏离。因此,关于层叠型电子部件,本实施方式的方法和现有的方法的成品率差确实比图7A所示的差大。
(2.3.4.得到元件主体的工序)
为了得到元件主体,对得到的生坯层叠体进行处理。具体而言,例示热处理。作为热处理,例示脱粘合剂处理、烧成处理、退火处理等。热处理结束后,将含于生坯功能部的功能性颗粒一体化成为功能部,将含于生坯导电体部的导电体颗粒一体化成为导电体部。
本实施方式中,生坯层叠体作为与元件主体的形状及尺寸对应的生坯芯片成形,因此,能够不切断生坯层叠体,照旧进行热处理而得到元件主体。生坯芯片由于在热处理时收缩成为元件主体,因此生坯芯片的尺寸比元件主体的尺寸大。
另一方面,热处理前也可以进行切断以尺寸比生坯芯片大地形成的生坯层叠体,并单片化,得到多个生坯芯片的加工处理。另外,除上述的处理以外,也可以对生坯层叠体进行公知的处理。
在本工序中,通过对生坯层叠体进行处理,能够得到具有层叠了功能部和导电体部的结构的元件主体。对于得到的元件主体,根据需要形成端子电极等,能够得到层叠型电子部件。
(3.本实施方式的效果)
在上述的(1)及(2)中说明的本实施方式中,使用利用了静电吸引力的喷出装置,平行形成多个规定的长度的线段,通过将其连结,形成生坯功能部及生坯导电体部。
使用利用了静电吸引力的喷出装置形成的线段的形成精度非常高,将其连结多个形成的矩形的区域也能够高精度地形成。另外,矩形的区域的短边方向的长度为形成的线段的宽度的2倍以上,因此印刷形成的区域的厚度方向的偏差也能够非常小。
因此,在提高层叠体的形成精度这种特有的课题之下,无论在平面方向及层叠方向的哪个方向均能够提高生坯功能部和生坯导电体部的形成精度。其结果是能够得到提高了内部构造的形成精度的层叠型电子部件。特别是由于能够抑制伴随层叠型电子部件的小型化的层叠型电子部件的形成精度的降低,因此随着形成的导电体部的尺寸减小,例如在矩形的生坯导电体部的短边方向的长度为180μm以下的情况中,与现有的方式相比能够显著地改善静电容量为M公差内的产品的比例(成品率)。
另外,由于在喷出装置具备的多个喷嘴上同时施加相同的电压,因此能够以喷嘴的数量同时形成相同的形状。在具有这样的结构的喷出装置中,具备多个喷嘴,由于在喷嘴上施加电压的电压施加单元是一个,并且相同的电压同时施加在多个喷嘴上,因此不需要喷嘴间的绝缘。因此,在本实施方式的制造方法中,在使用该喷出装置的情况下,能够使该喷出装置具有的缺点变成优点。
另外,作为生坯层叠体,通过形成与元件主体的形状及尺寸对应的生坯芯片,能够省略切断生坯层叠体并单片化,形成多个生坯芯片的工序。通过这样,能够抑制随着生坯层叠体的切断,静电容量或电阻的变动。
在重视描画的线段的线宽及形成的生坯功能部和生坯导电体部的区域的厚度的均匀性的情况下,通过将油墨中不含颗粒(功能性颗粒及导电体颗粒)的树脂溶液的粘度设定为上述的范围,能够形成有效抑制颗粒的沉降的油墨。通过抑制含于油墨的颗粒的沉降,使油墨的颗粒浓度及粘度稳定,通过改善线段的宽度的均匀性,功能部及导电体部的区域的厚度的均匀性提高,能够得到形成精度高的层叠型电子部件。
(4.变形例)
在上述的实施方式中,作为层叠型电子部件,例示了层叠陶瓷电容器,但根据构成功能层的材料,例示有各种层叠型电子部件。具体而言,例示有层叠压敏电阻、层叠热敏电阻、层叠压电元件、层叠电感器等。层叠压敏电阻或层叠热敏电阻时,功能层由半导体陶瓷层要成,层叠压电元件时,功能层由压电陶瓷层构成,层叠电感器时,功能层由铁氧体层或软磁性金属层构成。另外,构成导电体部的材质根据功能部的材料决定。
另外,在上述的实施方式中,各生坯功能部及各生坯导电体部的形状及材质分别相同,例如,在形成层叠电感器的生坯层叠体的情况下,也可以通过矩形的区域的组合形成线圈导电体,在各生坯导电体部重叠印刷形成其形状不同的区域,通过以螺旋状的方式重叠印刷剖面,也可以形成螺旋状导电体部。或者在形成层叠复合电子部件的生坯层叠体的情况下,作为构成生坯功能部的功能性颗粒的材质及构成生坯导电体部的导电体颗粒的材质也可以使用2种以上来形成。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明在上述的实施方式中没有任何限定,在本发明的范围内也可以以各种方式改变。
【实施例】
以下,使用实施例,更详细地说明发明,但本发明不限定于这些实施例。
(实验例1)
首先,准备第一油墨及第二油墨。第一油墨将作为树脂的丁醛树脂5重量份和作为溶剂的丁基溶纤剂进行混合,制作树脂溶液,在该树脂溶液中分散作为功能性颗粒的钛酸钡颗粒来进行了制作。树脂溶液的粘度为50mPa·s。另外,钛酸钡颗粒的平均粒径是200nm。第二油墨将作为树脂的丁醛树脂和作为溶剂的丁基溶纤剂进行混合,制作树脂溶液,在该树脂溶液分散作为导电体颗粒的镍颗粒来制作。树脂溶液的粘度为46mPa·s。另外,镍颗粒的平均粒径是100nm。
使用具备充填了上述的第一油墨的多个喷嘴和充填了第二油墨的多个喷嘴的喷出装置,交替形成作为生坯功能部的电介体层、和作为生坯导电体部的内部电极层,内部电极形成了75层的生坯层叠体。电介体层的尺寸短边方向的长度是220μm,长边方向的长度是460μm。另外,内部电极层的尺寸短边方向的长度是140μm。
将得到的生坯芯片在大气气氛下以250℃-10h的条件进行脱粘合剂处理,之后,在还原性气氛下以1200℃-1h的条件进行烧成,得到元件主体。在得到的元件主体上形成端子电极,得到层叠陶瓷电容器的样品。烧结后的元件的尺寸约0.4mm×约0.2mm×约0.2mm。
测定得到的样品的静电容量,评价偏差哪种程度,结果98%的样品相对于目标静电容量为±20%的静电容量。该值与图7A良好地一致。
(实验例2)
使作为树脂的丁醛树脂的配合量、作为溶剂的丁基溶纤剂的配合量变化,制作粘度不同的树脂溶液。树脂溶液的粘度示于表1。另外,使密度为6g/cm3,平均粒径为300nm的陶瓷颗粒对于这些树脂溶液分散来制作油墨。油墨的粘度示于表1。
将制作的各油墨充填在实验例1中使用的喷出装置的喷嘴中,喷出油墨形成10mm的线段。对于形成的线段,对每1mm测定线宽,算出平均线宽和线宽的标准偏差。另外,根据算出的标准偏差σ算出CV值。结果示于表1。
【表1】
从表1能够确认,随着树脂溶液的粘度增加,存在线宽增大,CV值减小的倾向。因此,能够确认为了抑制线宽的偏差(确保线宽的均匀性),优选将树脂溶液的粘度设定为上述的范围内。
符号说明
1…层叠陶瓷电容器
10…元件主体
2…陶瓷层
3…内部电极层
4…端子电极
11…生坯层叠体
12…生坯功能部
13…生坯导电体部
15…空白区域
50…喷出装置
51…喷嘴
52…电压施加单元
53…支承体
54…工作台
60…油墨
Claims (5)
1.一种层叠型电子部件的制造方法,其特征在于,
所述层叠型电子部件具有层叠有功能部和导电体部的元件主体,
所述层叠型电子部件的制造方法使用具有多个喷出部并通过电压施加单元使喷出部内的油墨带电、通过静电吸引力将带电的油墨从所述喷出部喷出的喷出装置,并具有以下工序:
第一工序,作为所述油墨使用含有功能性颗粒的第一油墨,而形成多个生坯功能部;
第二工序,作为所述油墨使用含有导电体颗粒的第二油墨,而形成多个生坯导电体部;
反复进行所述第一工序和所述第二工序而形成多个生坯层叠体的工序;以及
对所述生坯层叠体进行处理而获得所述元件主体的工序,
在所述喷出装置中,多个喷出部并联电连接,通过相同电源被施加电压而能够进行喷出,一个喷出部形成一个生坯功能部的图案或一个生坯导电体部的图案,
以所述喷出部与作为工件的描画对象物的间隔为100μm以下进行描画。
2.根据权利要求1所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,
所述生坯层叠体是与所述元件主体的形状及尺寸对应的生坯芯片。
3.根据权利要求1或2所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,
所述生坯导电体部为矩形,其短边方向的宽度为180μm以下。
4.根据权利要求1或2所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,
所述油墨含有溶剂和树脂,由该溶剂和该树脂构成的溶液的粘度为30mPa·s以上。
5.根据权利要求1或2所述的层叠型电子部件的制造方法,其中,
在所述喷出装置中,在多个所述喷出部上同时施加相同的电压。
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