JP2001126951A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

積層セラミック電子部品の製造方法

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JP2001126951A
JP2001126951A JP30997499A JP30997499A JP2001126951A JP 2001126951 A JP2001126951 A JP 2001126951A JP 30997499 A JP30997499 A JP 30997499A JP 30997499 A JP30997499 A JP 30997499A JP 2001126951 A JP2001126951 A JP 2001126951A
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Akio Sasaki
昭夫 佐々木
Yasushi Senbu
泰 泉部
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 余分な組成分を含まない通常通りの材料から
内部電極並びにセラミック層を形成し、内部構造欠陥を
生ずるような内部電極の厚みによる段差部を容易に解消
でき、内部構造欠陥のない積層セラミック電子部品を得
る。 【解決手段】 内部電極11,11を印刷したセラミッ
クグリーンシート10のシート面に重ね、内部電極1
1,11の印刷パターンに相応する面部分を除いた印刷
面を有するスクリーン製版Sにより、内部電極11,1
1との段差部Aを埋めるセラミックペースト12を所定
の厚みに印刷し、このセラミックグリーンシート10を
内部電極11,11と交互に複数積層させて積層チップ
素体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部電極とセラミ
ック層とを交互に複数積層させて形成する積層チップ素
体を部品本体とする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】一般に、積層セラミック電子部品を製造
するには、まず、セラミック粉末,有機バインダー,可
塑剤,溶剤等を含むセラミックペーストによりセラミッ
ク層となるセラミックグリーンシートを形成し、このセ
ラミックグリーンシートのシート面に、Pd,Ag,N
i等の導電性ペーストにより複数の内部電極をスクリー
ン印刷法で印刷する。
【0003】次に、内部電極を印刷したセラミックグリ
ーンシートを内部電極と交互に複数積層し、必要に応じ
て最上,最下の保護層となるセラミックグリーンシート
を積層し、セラミックシート積層体のプレス,部品単位
の切断工程を経て積層チップ素体を得る。その積層チッ
プ素体から有機バインダー等をバーンアウトし、100
0℃〜1400℃で焼成した後、Ag,Ag−Pd,N
i,Cu等の外部電極を積層チップ素体の両端部に形成
することが行われている。
【0004】ところで、図2で示すように内部電極1を
形成したセラミックグリーンシート2の積層により、内
部電極1の厚みによる段差部Aが生じ、圧着時の圧力が
不均一に加わることになるため、電極パターンの変形や
位置ズレ等が生じ、これに伴う積層精度の低下等を招
く。
【0005】それに加えて、内部電極1が積層されてい
る中央部分Wと外部電極3,4が設けられる両端部分D
,Dにおけるセラミック層のパッキング状態,各セ
ラミックグリーンシートの接着状態にバラ付きが生じ、
中央部分Wと両端部分D,Dとの間に段差部Aが生
ずるため、焼成時に剥がれやクラック等が内部に生ずる
ことによる構造欠陥が発生する。
【0006】その段差部の発生を解消するため、従来、
内部電極を形成したセラミックグリ−ンシートの間に、
内部電極を形成しないセラミックグリーンシートを介在
させて内部電極を形成したセラミックグリ−ンシートを
積層することが提案されている(特開平7−37750
号)。
【0007】然し、これでは積層セラミックコンデンサ
の場合で小型化,大容量化に応えるため、誘電体層の1
層当たりの厚みを薄くし、積層数を多くする方策からす
ると好ましくない。
【0008】この他に、導電性の金属粉末とシリコン含
有のワニスとを混合した導電性ペーストにより撥水性を
有する内部電極をセラミックグリーンシートのシート面
に形成し、その上にセラミック粉末を水系媒体に分散し
た水系セラミックペーストによりセラミックグリーンシ
ートを形成し、内部電極の撥水性により水系セラミック
ペーストをはじかせて内部電極の段差部を埋めるセラミ
ックグリーンシートを形成することが提案されている
(特開平9−115766号)。
【0009】然し、それでは内部電極,セラミック層を
形成するのに必要な材料以外のシリコン含有のワニスや
水系媒体等の材料が必要となるため、コスト高を招くと
ころから好ましくない。
【0010】また、感熱転写性の導電性材料をセラミッ
クグリーンシートのシート面に熱転写することにより内
部電極を形成し、この内部電極と同一平面上に感熱転写
性のセラミックペーストを熱転写することから、内部電
極を有する平坦なセラミックグリーンシートを形成する
ことも提案されている(特開平11−238646
号)。
【0011】然し、熱転写方式では内部電極が形成され
ていない部分に合わせて、セラミックグリーンシートを
熱転写するパターン合わせが難しい。このため、内部電
極の段差部を埋めるセラミックグリーンシートが内部電
極に重なることによる厚みの段差部が更に生じ易い。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、余分な組成
分を含まない通常通りの材料から内部電極並びにセラミ
ック層を形成し、内部構造欠陥を生ずるような内部電極
の厚みによる段差部を容易に解消でき、内部構造欠陥の
ない積層セラミック電子部品を得られる積層セラミック
電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
積層セラミック電子部品の製造方法においては、内部電
極を印刷したセラミックグリーンシートのシート面に、
内部電極の印刷パターンに相応する面部分を除いた印刷
面を有するスクリーン製版により、内部電極との段差部
を埋めるセラミックペーストを所定の厚みに印刷し、こ
のセラミックグリーンシートを内部電極と交互に複数積
層させて積層チップ素体を得るようにされている。
【0014】本発明の請求項2に係る積層セラミック電
子部品の製造方法においては、内部電極の印刷パターン
に相応する面部分を除いた印刷面を有するスクリーン製
版により、セラミックペーストを内部電極の50〜15
0%相当厚みをセラミックグリーンシートのシート面に
印刷するようにされている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態とし
て積層セラミックコンデンサを製造する場合に基づいて
説明すると、まず、図1aで示すように誘電体材料をペ
ースト化し、その誘電体ペーストを可撓性の支持体であ
るキャリアフィルムFのフィルム面にドクターブレード
で塗布することにより一枚の誘電体グリーンシート10
を形成する。
【0016】次に、誘電体グリーンシート10を乾燥し
た後、そのシート面に、導電性ペーストにより内部電極
11,11をスクリーン印刷またはグラビア印刷で形成
する。この内部電極11,11の形成状態では、内部電
極11,11の厚みによる段差部Aが誘電体グリーンシ
ート10のシート面に存在する。
【0017】その内部電極11,11を印刷形成した誘
電体グリーンシート10のシート面に、図1bで示すよ
うに内部電極11,11の印刷パターンに相応する面部
分を除いた印刷面を有するスクリーン製版Sにより、内
部電極11,11との段差部Aを埋める誘電体ペースト
12を所定の厚みに印刷する。この誘電体ペースト12
は、内部電極11,11の50〜150%相当厚み分を
印刷形成すればよい。
【0018】その誘電体ペースト12は誘電体グリ−ン
シート10を形成した材料と同材料を用い、また、内部
電極を画像処理することにより内部電極11,11の印
刷パターンに相応する面部分を除く印刷を高精度に行え
る。これにより、図1cで示すように内部電極11,1
1の厚みによる段差部Aが後述する如く複数積層するこ
とによる悪影響を来さない誘電体グリーンシート10と
して得られる。
【0019】その誘電体グリーンシート10は、通常通
り、内部電極11,11と交互になるよう複数積層し、
必要に応じて最上,最下の保護層となる誘電体グリーン
シートを積層し、この後に積層誘電体シートのプレス,
部品単位の切断工程を経て積層チップ素体を得る。その
積層チップ素体から有機バインダー等をバーンアウト
し、1000℃〜1400℃で焼成した後、Ag,Ag
−Pd,Ni,Cu等の外部電極を積層チップ素体の両
端部に形成すればよい。
【0020】その積層誘電体シートを圧着する時には不
均一な圧力が加わらないため、電極パターンの変形や位
置ズレ等を生ずることなく、誘電体シート積層体として
高精度に積層形成できる。また、積層チップ素体として
は内部電極が積層されている中央部分と外部電極が設け
られる両端部分におけるセラミック層のパッキング状態
や各誘電体グリーンシートの接着状態にバラ付きがな
く、焼成時に剥がれやクラック等が内部に生ずることに
よる構造欠陥の発生を防げる。
【0021】このように製造する積層セラミック電子部
品の有効性を検査するべく、次の条件により積層セラミ
ックコンデンサを製造した。
【0022】誘電体原料は、粒径が0.1〜10μm程
度のチタン酸バルウム,酸化クロム,酸化イットリウ
ム,炭酸マンガン,炭酸バリウム,炭酸カルシュウム,
酸化珪素等の粉末を焼成した後、BaTiO100m
ol%とし、Crに換算して0.3mol%、Mn
Oに換算して0.4mol%、SiOに換算して4m
ol%、Yに換算して0.1mol%の組成になる
ように混合し、ボールミルで24時間混合した後に乾燥処
理することにより作製した。
【0023】その誘電体原料を100重量,アクリル樹
脂を5量部,塩化メチレンを40重量部,アセトンを2
5重量部,ミネラルスピリットを6重量部配合し、直径
10mmのジルコニアビーズを用いてポットで24時間
混合することにより誘電体ペーストを作製した。なお、
内部電極を形成する導電体ペーストとしては一般的なも
のを用いた。
【0024】まず、内部構造欠陥と誘電体ペーストの充
填量割合との関係を検査するべく、厚さ5.0μmの内
部電極を厚み6.0μmの誘電体グリーンシートのシー
ト面に形成し、誘電体ペーストの充填量割合を変えてス
クリーン印刷し、300層積層した2.0×1.2mmの
大きさの試料100個を用いて評価した。その結果は、
次の表1で示す通りである。
【0025】
【表1】
【0026】その表1から明らかなように、充填率が5
0%以上、換言すれば、厚さ5.0μmの内部電極に対
して段差部が2.5μm以下であれば、内部欠陥の発生
数は激減し、段差部を100%埋めなくても、少なくと
も50%以上埋めれば、内部欠陥の発生数を少なくでき
ることが判った。これは、2.5μm以下の段差部で生
じる空隙分が圧着により分散することから内部構造欠陥
の発生には至らないことによる。
【0027】また、充填率が100〜150%、即ち、
盛上りが2.5μm以内で新たに生じる内部電極と内部
電極の電極面より盛り上がる誘電体ペーストの厚みとの
空隙も圧着により分散でき、内部構造欠陥の発生には至
らないことが判った。
【0028】但し、充填率が150%超えると、即ち、
厚さ5μmの内部電極に対して段差部を埋める誘電体ペ
ーストの厚さが7.5μm超えると、薄い誘電体層を圧
着により内部電極の電極面上に形成することになるの
で、誘電体層の層厚みが厚くなって容量的に不安定な傾
向になると共に、内部電極より2.5μm超えて高く盛
り上がるので、その空隙が大きくなり過ぎて新たな内部
構造欠陥を惹起する。
【0029】次に、段差部と誘電体グリーンシートの厚
さとの因果関係を検証するため、内部電極の厚さ2μm
を基準とし、誘電体グリーンシートの厚さ2.7μm、
3.2μm、6.0μmを選び、内部電極の段差部0%、
50%、100%で積層数300層,大きさは2.0×
1.2mmの試料を準備し、内部欠陥の発生数を検査し
た。その結果は、次の表2で示す通りである。
【0030】
【表2】
【0031】上記表2の通り、誘電体グリーンシートの
厚みが薄くなればなる程、内部欠陥の発生数が多なり、
試料10及び試料11の如く誘電体グリーンシートが薄
くなっても、その段差部が50%以上であれば、内部欠
陥の発生を抑制することができることが判る。また、試
料12の如く内部電極の3倍の厚さを有する6.0μm
の誘電体グリーンシートを用いて積層すれば、積層全体
として段差部の比率が小さくなるので、内部欠陥の発生
を抑制できる。
【0032】この結果からすると、誘電体グリーンシー
トの厚さに基づいて内部電極の厚さを印刷時に定めるこ
とも考慮できるが、誘電体グリーンシートが薄くなれば
なる程、内部電極を薄く印刷することは容量不足や導電
不良に繋がり、高積層、高容量及び小型化の要請に対応
できない新たな問題を発生する。
【0033】そのため、内部電極の厚さは少なくとも2
μm確保することが必要であり、また、誘電体グリーン
シートと同一材料の誘電体ペーストで段差部を埋設する
スクリーン印刷工程が必要となる。
【0034】更に、内部電極の厚みと外観との関係す検
査するべく、内部電極を1.7μm厚みに印刷した厚み
3.7μmの誘電体グリーンシートを300層積層し、
それから得られた大きさ1.6×0.8mmの積層セラ
ミックコンデンサを試料とし、段差部約59%と段差部
0%の2点について各10個の外観を外観上下に生じる
平均凸部高さの相異から計測した。その結果は、次の表
3で示す通りである。
【0035】
【表3】
【0036】表3に示す如く、内部電極の段差部を約4
1%浅くすることにより、平均凸部の高さは36.5μ
m小さくすることができる。このように、内部電極の段
差部を小さくすることから、積層セラミックコンデンサ
の外観で上下の膨らみも抑制することができる。
【0037】
【発明の効果】以上の如く、本発明に係る積層セラミッ
ク電子部品の製造方法に依れば、余分な組成分を含ませ
ない通常通りの材料から内部電極並びにセラミック層を
形成しても、内部構造欠陥を発生するような内部電極の
厚みによる段差部を容易に解消でき、内部構造欠陥のな
い積層セラミック電子部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1a】本発明に係る内部電極をセラミックグリーン
シートのシート面に形成する工程を示す説明図である。
【図1b】図1aの印刷工程に引き続くスクリーン印刷
工程を示す説明図である
【図1c】図1bのスクリーン印刷工程で得られたセラ
ミックグリーンシートを示す説明図である。
【図2】従来例に係る積層セラミック電子部品の解決す
るべき課題を示す説明図である。
【符号の説明】
10 セラミックグリーンシート 11,11 内部電極 12 セラミックペースト A 段差部 S スクリーン印刷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E001 AB03 AC00 AD00 AH01 AH05 AJ01 5E082 AB03 EE04 EE11 EE23 EE35 EE43 FG06 FG26 KK01 LL02 PP10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックグリーンシートをセラミック
    ペーストにより形成し、内部電極を導電性ペーストによ
    りセラミックグリーンシートのシート面に印刷し、その
    セラミックグリーンシートを内部電極と交互に複数積層
    させて積層チップ素体を得る工程を含む積層セラミック
    電子部品の製造方法において、内部電極を印刷したセラ
    ミックグリーンシートのシート面に、内部電極の印刷パ
    ターンに相応する面部分を除いた印刷面を有するスクリ
    ーン製版により、内部電極との段差部を埋めるセラミッ
    クペーストを所定の厚みに印刷し、このセラミックグリ
    ーンシートを内部電極と交互に複数積層させて積層チッ
    プ素体を得るようにしたことを特徴とする積層セラミッ
    ク電子部品の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記スクリーン製版により、セラミック
    ペーストを内部電極の50〜150%相当厚みをセラミ
    ックグリーンシートのシート面に印刷するようにしたこ
    とを特徴とする請求項1に記載の積層セラミック電子部
    品の製造方法。
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