JP2000106317A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電体層の短絡や耐電圧特性の低下のない積
層セラミック電子部品を提供することを目的とする。 【解決手段】 印刷版上に所望の形状の導電体層パター
ン２ａを形成する第１の工程と、導電体層パターン２ａ
を転写体に転写する第２の工程と、セラミックグリーン
シート１ａ上に転写体から導電体層パターン２ａを転写
する第３の工程と、導電体層パターン２ａを形成したセ
ラミックグリーンシート１ａを複数積層して積層体を形
成する第４の工程と、積層体を焼成する第５の工程とを
備え、前記第２の工程後で第３の工程の前に導電体層パ
ターン２ａを加熱する製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば積層セラミッ
クコンデンサ等の積層セラミック電子部品の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミック電子部品の一つである積
層セラミックコンデンサは、従来セラミックシート上に
直接導電性ペーストをスクリーン印刷やグラビア印刷な
どにより導電体層パターンを形成したものを複数枚積層
して積層体を形成した後、焼成し、外部電極を形成した
ものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さらに近年、各電子部
品に対しては軽量小型化の要求が厳しくなり、積層セラ
ミックコンデンサにおいては、より小型大容量化を実現
するため誘電率の高い誘電材料を用いること、セラミッ
クグリーンシートの厚みを薄くすること等が行われてい
る。

【０００４】上記のように従来のスクリーン印刷法やグ
ラビア印刷法では、印刷後の最適パターン形成および表
面状態を改善するため導電性ペースト中に５０ｗｔ％以
上の多くの有機希釈剤を有するため、この有機希釈剤に
よってセラミックシートが膨潤または溶解され、内部電
極の短絡や耐電圧性の低下を招き、信頼性や品質の点に
問題点を有していた。

【０００５】そこで本発明は、導電性ペーストによる導
電体層パターンの形状及びその表面形状が良好な優れた
積層セラミック電子部品を提供することを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層セラミック電子部品の製造方法は、印刷
版上に所望の形状の導電性ペーストによる導電体層パタ
ーンを形成する第１の工程と、前記導電体層パターンを
転写体に転写する第２の工程と、セラミックグリーンシ
ート上に前記転写体から前記導電体層パターンを転写す
る第３の工程と、前記導電体層パターンを形成したセラ
ミックグリーンシートを複数積層して積層体を形成する
第４の工程と、前記積層体を焼成する第５の工程とを備
え、前記第２の工程後で第３の工程の前に導電体層パタ
ーンを加熱することを特徴とするものであり、セラミッ
クグリーンシート上に前記転写体から前記導電体層パタ
ーンを転写する前に導電体層パターンを加熱することに
より、導電体層パターン中の有機希釈剤を揮発させて、
導電体層パターン中の有機希釈剤の含有量を減少させる
ことにより信頼性や品質の優れた積層セラミック電子部
品を得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、印刷版上に所望の形状の導電性ペーストによる導電
体層パターンを形成する第１の工程と、前記導電体層パ
ターンを転写体に転写する第２の工程と、セラミックグ
リーンシート上に前記転写体から前記導電体層パターン
を転写する第３の工程と、前記導電体層パターンを形成
したセラミックグリーンシートを複数積層して積層体を
形成する第４の工程と、前記積層体を焼成する第５の工
程とを備え、前記第２の工程後で第３の工程の前に導電
体層パターンを加熱する積層セラミック電子部品の製造
方法であり、第３の工程において、有機希釈剤のセラミ
ックグリーンシートへの浸入を防止することにより、導
電体層パターンの形状及びその表面形状が良好な優れた
積層セラミック電子部品を得ることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、導電体層パター
ンの加熱は転写体を加熱することにより行う請求項１に
記載の積層セラミック電子部品の製造方法であり、加熱
温度の制御が容易となる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、印刷版上に所望
の形状の導電性ペーストによる導電体層パターンを形成
する第１の工程と、前記導電体層パターンを転写体に転
写する第２の工程と、セラミックグリーンシート上に前
記転写体から前記導電体層パターンを転写する第３の工
程と、前記導電体層パターンを形成したセラミックグリ
ーンシート上にセラミックグリーンシートを積層する第
４の工程と、前記第１の工程から前記第４の工程までを
所望の回数を繰り返して積層体を形成する第５の工程
と、前記積層体を焼成する第６の工程とを備え、前記第
２の工程後で第３の工程の前に導電体層パターンを加熱
する積層セラミック電子部品の製造方法であり、有機希
釈剤のセラミックグリーンシートへの浸入を防止するこ
とにより、導電体層パターンの形状及びその表面形状が
良好な優れた積層セラミック電子部品を得ることができ
る。

【００１０】請求項４に記載の発明は、導電体層パター
ンの加熱は転写体を加熱することにより行う請求項３に
記載の積層セラミック電子部品の製造方法であり、加熱
温度の制御が容易となる。

【００１１】以下本発明の一実施の形態について積層セ
ラミックコンデンサを例に図面を参照しながら説明す
る。

【００１２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における積層セラミックコンデンサの一工程を示す
断面図であり、１ａはセラミックグリーンシート、２ａ
はセラミックグリーンシート１ａ上に所望の形状に形成
した内部電極となる導電性ペーストによる導電体層パタ
ーン、４は金属上板、５は金属下板を示している。ま
た、図２は本発明の実施の形態１における積層セラミッ
クコンデンサの一部切欠斜視図であり、１はセラミック
誘電体層、２は内部電極、３は外部電極である。

【００１３】図３（ａ）は本発明の実施の形態１におけ
るオフセット印刷装置の側面図、図３（ｂ）は同上面図
である。図４は内部電極形成工程を示す断面図である。
図５は本発明の実施の形態１及び従来の積層セラミック
コンデンサの耐電圧特性を示す特性図である。図６は短
絡の発生した焼結体の断面図である。

【００１４】まず、ポリビニルブチラールと、チタン酸
バリウムを主成分とする誘電体粉末とからなるセラミッ
クスラリーを合成樹脂からなるキャリアフィルム上にド
クターブレード法で製膜、乾燥させて有機希釈剤成分を
除去し、厚み５，１０，１５，２０μｍの４種類のセラ
ミックグリーンシート１ａを得た。

【００１５】次に、セラミックグリーンシート１ａをキ
ャリアフィルムごと、縦１５０ｍｍ、横１５０ｍｍのサ
イズに切断し、図３（ａ），（ｂ）に示すようなオフセ
ット印刷装置により、セラミックグリーンシート１ａ上
に導電性ペーストによる導電体層パターン２ａで内部電
極２となるパターンを印刷する。この工程を以下に図３
を用いて詳しく説明する。

【００１６】図３において６は支持板であり、キャリア
フィルム上に形成されたセラミックグリーンシート１ａ
をキャリアフィルムが支持板６と接するように支持板６
上に真空引きにより固定するものである。また７はロー
ラからなる転写体でその表面層がシリコンゴムからな
り、内部に電熱加熱装置１２が装着されており、転写体
７の表面の温度が８０℃になるように設定されている。
８は平板状で表面に複数の凹部９を有する印刷版であ
り、この複数の凹部９は図３（ｂ）に示すように所定間
隔を隔てて形成されるとともに、導電体層パターン２ａ
の印刷形状に合致した形状を有するように形成されてい
る。

【００１７】また、転写体７はキャリアフィルム上に形
成されたセラミックグリーンシート１ａと印刷版８に対
して、転写体７の回転軸と平行にセラミックグリーンシ
ート１ａと印刷版８間を往復運動し、所定の圧力でセラ
ミックグリーンシート１ａ及び印刷版８に圧接できるよ
うに設置されている。

【００１８】１０は導電性ペーストを供給する印刷版８
上に供給するディスペンサであり、１１は導電性ペース
トを印刷版８の凹部９に均一に充填するとともに余分な
導電性ペーストを取り除くためのスクレーバである。

【００１９】まず、キャリアフィルム上に形成されたセ
ラミックグリーンシート１ａをオフセット印刷装置の支
持板６上に真空引きにより固定する。次にニッケル６０
重量％、樹脂成分としてポリビニルブチラール５重量
％、有機希釈剤としてターピネオール３５重量％からな
る導電性ペーストをディスペンサ１０により印刷版８上
に供給し、スクレーバ１１で凹部９に均一に充填した
後、図４（ａ）に示すように転写体７を印刷版８上を圧
接させながら回転運動させる。このとき凹部９に充填さ
れた導電性ペーストによる導電体層パターン２ａは、転
写体７の表面に転写される。次いで図４（ｂ）に示すよ
うにこの転写体７をセラミックグリーンシート１ａ上を
圧接させながら回転運動させ、転写体７の表面の導電体
層パターン２ａをセラミックグリーンシート１ａ上に再
転写する。このとき、セラミックグリーンシート１ａ上
の導電体層パターン２ａの溶剤含有率は１０重量％に減
少していた。

【００２０】その後導電体層パターン２ａを形成したセ
ラミックグリーンシート１ａをキャリアフィルムから剥
離し、セラミックグリーンシート１ａを挟んで、導電体
層パターン２ａが対向するようにかつチップ形状に切断
した際に相対向する両端面に露出するように積み重ね、
仮積層体を得る。その後、図１に示すように仮積層体を
金属上板４、金属下板５間に挟み金属上板４から加熱、
加圧を行い積層体を得た。次にこの積層体を縦３．２ｍ
ｍ、横１．６ｍｍのチップ形状に切断して、大気中３５
０℃でビヒクル成分を除去した（以下この工程を脱バイ
とする）。

【００２１】この脱バイの時の温度は、セラミックグリ
ーンシート１ａおよび導電体層パターン２ａ中の樹脂成
分が積層体から除去できかつ導電体層パターン２ａ中の
ニッケルの酸化が進みすぎない程度にすることが望まし
く、具体的には２５０〜３５０℃で行うことが望まし
い。その後、窒素ガスおよび水素ガスを用いて導電体層
パターン２ａ中のニッケルの酸化が進みすぎない雰囲気
を保ちながら、１３００℃で焼成を行う。この焼成によ
りチタン酸バリウムを主成分とするセラミック誘電体層
１とニッケルを主成分とする内部電極２が同時に焼結し
た焼結体を得る。次いでこの焼結体の内部電極２の露出
した両端面に銅等の外部電極３を焼き付け、メッキを施
した後に完成品に至る。

【００２２】図５は、縦３．２ｍｍ、横１．６ｍｍの大
きさで、有効層（内部電極２間に挟まれたセラミック誘
電体層１）が１００層の積層セラミックコンデンサの有
効層厚みと耐電圧特性との関係を示すグラフである。実
線は本発明品のオフセット印刷工法で作製したものであ
り、点線は従来品のスクリーン印刷工法で作製したもの
である。

【００２３】図５を見ると従来の積層セラミックコンデ
ンサでは、導電性ペーストに使用している有機溶剤のセ
ラミックグリーンシート１ａへの浸透によりセラミック
グリーンシート１ａが膨潤または溶解されるため、有効
層厚みが７μｍ以下の場合、耐電圧性にバラツキが特に
大きくなる。ところが、本発明のオフセット印刷工法で
の積層セラミックコンデンサは、有効層厚みが６μｍ以
下になっても耐電圧特性のバラツキが非常に小さかっ
た。

【００２４】つまり、スクリーン印刷は、導電性ペース
トを直接セラミックグリーンシート１ａに印刷するもの
であり、印刷精度や内部電極形成後の表面状態を改善す
るため印刷直前の導電体ペーストの有機希釈剤は５０重
量％以上となる。

【００２５】さらに、セラミックグリーンシート１ａの
薄膜化に伴い導電体層パターン２ａの塗膜厚みも薄くし
ようとすると、メッシュスクリーンのメッシュサイズを
細かくすることが必要となり、導電体ペーストをその細
かくなったメッシュサイズに均一に通過させるためには
さらに有機希釈剤を加え導電性ペーストの粘度を下げる
必要がある。この時の導電体ペースト中の有機希釈剤は
５５重量％にもなる。

【００２６】しかしながら、本発明においてはオフセッ
ト印刷により内部電極２を形成するものである。オフセ
ット印刷はもともと導電体ペースト中の有機希釈剤の量
が４０重量％以下と少ない上に、一旦導電体層パターン
２ａを転写体７に転写するため、転写体７上で導電体層
パターン２ａ中に含まれる有機希釈剤量がさらに減少
し、セラミックグリーンシート１ａに対する有機希釈剤
の影響を従来よりも軽減することができる。さらに、有
機希釈剤含有量が少なく粘度の高い導電性ペーストでも
緻密で表面状態の均一な導電体層パターン２ａを形成で
きる。

【００２７】その結果、図６に見られるような従来の導
電性ペーストを用いて内部電極を形成した場合に多発し
ていたセラミックグリーンシート１ａの膨潤または溶解
による内部電極２の短絡１００や耐電圧特性の低下を抑
制し、歩留まりを大幅に改善することができるのであ
る。特に高積層化が要求されているニッケルを内部電極
２とする積層セラミックコンデンサの製造には十分効果
を発揮することは言うまでもない。

【００２８】（実施の形態２）まず、実施の形態１と同
様にして、キャリアフィルム上に形成されたセラミック
グリーンシート１ａをオフセット印刷装置の支持板６上
に真空引きにより固定し、次いで導電性ペーストを用い
て導電体層パターン２ａを印刷する。その後、この導電
体層パターン２ａを印刷したセラミックグリーンシート
１ａ上にキャリアフィルムをはがしたセラミックグリー
ンシート１ａを重ね合わせる。次いで同様にして導電体
層パターン２ａを印刷する。このようにセラミックグリ
ーンシート１ａの積層、導電体層パターン２ａの印刷を
所望の回数繰り返し、仮積層体を得る。

【００２９】その後の工程は実施の形態１と同様にして
積層セラミックコンデンサを得る。本実施の形態２で製
造した積層セラミックコンデンサも実施の形態１と同様
に非常に優れたものであった。

【００３０】なお本発明においてポイントとなることを
以下に記載する。 （１）導電性ペースト中の金属成分粉末として、ニッケ
ルを用いたが金、白金、銀、パラジウム、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、またはそれらの合金などのような導
電性材料のいずれも適用できる。なお、これら金属成分
粉末は、平均粒径は、０．１〜１μｍ、好ましくは０．
２〜０．５μｍかつ最大粒径１μｍのものが好適に用い
ることができる。また、金属成分粉末の分散性向上のた
めに、その表面をシランカップリング剤でコーティング
し、表面を高分子有機質に改善したものを使用すること
が望ましい。

【００３１】（２）導電性ペースト中のビヒクル成分中
の樹脂として、ポリビニルブチラールを用いたが、セル
ロース系樹脂、ロジン系樹脂、ポリビニール系樹脂、ブ
チラール系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン
系樹脂、アルキド系樹脂、マレイン酸系樹脂、ポリアマ
イド系樹脂、石油系樹脂等の樹脂を単独あるいは複数で
用いても良い。

【００３２】また、上記実施の形態においては、ビヒク
ル成分として樹脂のみを用いた導電性ペーストを用いた
が、ビヒクル成分として分散剤を添加してもよく、一般
に界面活性剤を用いることができるが、導電性ペースト
の安定性を考慮すると、高分子界面活性剤を用いること
が望ましい。

【００３３】（３）導電性ペースト中の有機希釈剤とし
て、ターピネオールを用いたが、導電性ペーストに用い
る有機添加物と相溶するものであれば、特にこれに限定
するものではなく、例えば、エタノール、カルビトー
ル、トルエン、酢酸エステル、キシレン等のアルコール
類、炭化水素類、エーテルアルコール類、ケトン類が使
用できる。

【００３４】また、この有機希釈剤は導電体層パターン
２ａの形成時、４０重量％以下、好ましくは１５〜３０
重量％とする。

【００３５】（４）導電体層パターン２ａと、セラミッ
クグリーンシート１ａとの密着性を向上させるために、
導電性ペーストに共材としてセラミックグリーンシート
１ａと同様の誘電体粉末を添加しても良い。なお、添加
する際は導電性ペースト中の金属成分に対して２重量％
以下となるようにすることが好ましい。

【００３６】（５）印刷版８の凹部９の形状、深さ、線
数等は印刷パターン及び印刷後の膜厚により適宜選択さ
れる。さらに、印刷版８の材料は金属以外の他の材料に
よって構成されているものでもよい。たとえばセラミッ
クやガラスからなるものでもよく、また掲示的な形状変
化が生じにくい剛体材料であれば合成樹脂からなるもの
であっても良い。

【００３７】（６）本発明の製造方法において用いる印
刷版８は、平板状あるいは円筒状、円柱状のものであ
り、好ましくは平板、平板凹版もしくは円柱状凹版がよ
い。しかし、印刷ズレの生じないものであれば、例え
ば、平板状のものでは、凸版、印刷パターンが印刷され
たもの、円筒状のものでは平板状の版を円柱状のローラ
に巻き付けても良い。また、版の種類に応じて導電性ペ
ーストを掻き取るドクターブレードを有する。ブレード
刃は金属やステンレス、ゴム、樹脂等が用いられる。な
お、凹版の形状、深さ、線数等は印刷パターン及び印刷
後の膜厚に適宜選択される。さらに、印刷版の材料は金
属以外の他の材料によって構成されているものでもよ
い。たとえばセラミックやガラスからなるものでもよ
く、また掲示的な形状変化が生じにくい剛体材料であれ
ば合成樹脂からなるものであっても良い。

【００３８】（７）上記実施の形態においては転写体７
上に転写した導電体層パターン２ａを加熱するため、す
なわち導電体層パターン２ａ中の有機希釈剤を揮発させ
るために、内部に電熱加熱装置１２を有する転写体７を
用い、転写体７の表面の温度を８０℃にして導電体層パ
ターン２ａの加熱を行ったが、転写体７の内部に、水や
オイル等の熱媒を用いて転写体７を加熱する装置を用い
ても構わない。また、転写体７の内部に加熱装置を設け
る代わりに、外部から直接転写体７上の導電体層パター
ン２ａを加熱しても構わない。加熱条件は、導電体層パ
ターン２ａをセラミックグリーンシート１ａに再転写し
た際、導電体層ペースト２ａ中の有機希釈剤がセラミッ
クグリーンシート１ａの内部へ浸入し、セラミックグリ
ーンシート１ａを膨潤または溶解したりしない程度まで
有機希釈剤量を減少させることのできる温度と時間に制
御する。従って、導電体層パターン２ａの製造時には有
機希釈剤含有量が多くても、セラミックグリーンシート
１ａへの転写時にはその含有量は導電体層パターン２ａ
中の有機希釈剤がセラミックグリーンシート１ａの内部
へ浸入し、セラミックグリーンシート１ａを膨潤または
溶解したりしない程度まで減少させることができる。

【００３９】（８）上記実施の形態においては、積層セ
ラミックコンデンサのみについて示したが、セラミック
グリーンシート１ａを用いて製造するような積層バリス
タ、積層サーミスタ、積層フィルム、フェライト部品、
セラミック多層基板などの積層型セラミック電子部品の
製造において同様の効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】以上本発明によると、導電性ペースト中
の有機希釈剤がセラミックグリーンシート内部へ浸入を
防止し、セラミックグリーンシートの膨潤または溶解が
発生しないので、導電体層パターンの短絡や耐電圧性の
低下がなく、信頼性や品質の向上した積層セラミック電
子部品を得ることができる。また生産性も大幅に改善、
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における積層セラミック
コンデンサの一製造工程である圧着工程を示す断面図

【図２】本発明の一実施の形態における積層セラミック
コンデンサの一部切欠斜視図

【図３】（ａ）本発明の一実施の形態におけるオフセッ
ト印刷装置の側面図 （ｂ）同上面図

【図４】（ａ）本発明の一実施の形態における導電体層
パターンの印刷工程を説明するための側面図 （ｂ）同側面図

【図５】従来および本発明の方法で製造した積層セラミ
ックコンデンサの耐電圧特性を示す特性図

【図６】短絡の発生した焼結体の断面図

【符号の説明】

１ セラミック誘電体層 １ａ セラミックグリーンシート ２ 内部電極 ２ａ 導電体層パターン ３ 外部電極 ４ 金属上板 ５ 金属下板 ６ 支持板 ７ 転写体 ８ 印刷版 ９ 凹部 １０ ディスペンサ １１ スクレーバ １２ 電熱加熱装置

フロントページの続き (72)発明者 三浦 克之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC09 AC10 AE02 AE03 AF06 AH01 AH05 AH09 AJ01 AJ02 5E082 AA01 AB03 BC35 BC36 BC38 EE04 EE23 EE26 EE35 FF05 FG06 FG26 FG27 FG54 GG10 GG11 GG26 GG28 HH43 JJ03 JJ05 JJ12 JJ23 LL01 LL02 LL35 MM22 MM23 MM24

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷版上に所望の形状の導電性ペースト
   による導電体層パターンを形成する第１の工程と、前記
   導電体層パターンを転写体に転写する第２の工程と、セ
   ラミックグリーンシート上に前記転写体から前記導電体
   層パターンを転写する第３の工程と、前記導電体層パタ
   ーンを形成したセラミックグリーンシートを複数積層し
   て積層体を形成する第４の工程と、前記積層体を焼成す
   る第５の工程とを備え、前記第２の工程後で第３の工程
   の前に導電体層パターンを加熱する積層セラミック電子
   部品の製造方法。
2. 【請求項２】 導電体層パターンの加熱は転写体を加熱
   することにより行う請求項１に記載の積層セラミック電
   子部品の製造方法。
3. 【請求項３】 印刷版上に所望の形状の導電性ペースト
   による導電体層パターンを形成する第１の工程と、前記
   導電体層パターンを転写体に転写する第２の工程と、セ
   ラミックグリーンシート上に前記転写体から前記導電体
   層パターンを転写する第３の工程と、前記導電体層パタ
   ーンを形成したセラミックグリーンシート上にセラミッ
   クグリーンシートを積層する第４の工程と、前記第１の
   工程から前記第４の工程までを所望の回数を繰り返して
   積層体を形成する第５の工程と、前記積層体を焼成する
   第６の工程とを備え、前記第２の工程後で第３の工程の
   前に導電体層パターンを加熱する積層セラミック電子部
   品の製造方法。
4. 【請求項４】 導電体層パターンの加熱は転写体を加熱
   することにより行う請求項３に記載の積層セラミック電
   子部品の製造方法。