JP2005044819A

JP2005044819A - 積層型電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP2005044819A
Application number: JP2003173071A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Konoue; 正晴河野上; Kimiharu Anafuto; 公治穴太
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP3956136B2

Abstract

【課題】クラックやデラミネーション等の構造欠陥が生じることもなく、耐サージ特性や耐フラックス性が良好で且つ良好な電気特性を有する積層型電子部品を製造する。
【解決手段】導電性粒子と熱分解性を有する樹脂粒子とを含有し、前記樹脂粒子の平均粒径は前記導電性粒子の平均粒径に対し０．２５〜１．５０、前記樹脂粒子の含有量は前記導電性粒子の含有量に対し体積比率で０．５〜１．０の導電性ペーストを作製する。又は、積層体圧着後の内部電極中における導電性粒子の面積率が３５〜５０％となるように導電性ペーストを作製する。そして、セラミック層の表面に導電性ペーストを塗布して導電体層を形成し、セラミック層と導電体層とが交互になるように積層された積層体を焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積層型電子部品の製造方法に関し、より詳しくはセラミックグリーン層と導電性ペーストにより形成された導電体層とが積層された積層体を焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型インダクタ等の積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層型のセラミック電子部品は、通常、薄層のセラミックシートの表面に内部電極用導電性ペーストをスクリーン印刷して導電パターンを形成し、斯かる導電パターンの形成されたセラミックシートを所定枚数積層して積層体を形成した後、該積層体に焼成処理を施し、その後外部電極を形成することにより製造している。
【０００３】
そして、積層型のセラミック電子部品では、内部電極を構成する導電性材料とセラミック材料の熱膨張係数が異なり、収縮挙動が異なることから焼成時の冷却過程でセラミック素体と内部電極との間で引張応力が発生し、デラミネーション等の構造欠陥が生じ得る。しかも、セラミック材料としてフェライトを使用した場合はインピーダンスやインダクタンスが低下し、電気特性を損なうおそれがある。
【０００４】
したがって、内部電極とセラミック素体との間に引張応力を発生させないようにするためには、内部電極とセラミック素体との接触率を低減することが有効と考えられる。
【０００５】
そこで、従来より、セラミック素体である磁性体層の内部に複数の間隙を列設すると共に、該間隙内に一定の空隙を有して内部電極である導電体層を埋設し、前記間隙内にて、前記導電体層が占める断面積比の平均値が１０〜８５％であり、前記間隙内における前記磁性体層と前記導電体層との接触率が５０％以下であり、前記導電体層中の空孔面積比の平均値が、１〜５０％とした技術が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
特許文献１では、塗膜最外面に導電性粒子が存在しない領域の面積比が２０〜６０％となるように混練された導電性ペーストを使用して導電体層を形成し、焼成することにより、間隙内における導電体層の占める断面積比の平均値を１０〜８５％とし、磁性体層と導電体層との間に意図的に空隙を形成することにより、導電体層の膨張や収縮によって磁性体層が受ける影響を極力低減させ、電気特性の低下するのを回避している。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９８７１７６号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１では、上記断面積比の平均値を１０〜８５％としているが、断面積比を小さくしてゆくと導電体層中の導電性粒子の量が減少し、このため直流抵抗の増加や、サージ電流が負荷された場合に断線し易くなるという問題点があった。特に、斯かる問題点は近年の電子部品の小型化に伴って内部電極の線幅が狭くなることでさらに顕在化している。
【０００９】
また、断面積比を小さくすると、空隙容積が拡くなるため、めっき液やフラックスが侵入しやすくなり、これらに含有されるイオウ分等が導電性粒子に悪影響を及ぼし、信頼性低下を招来するという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、クラックやデラミネーション等の構造欠陥が生じることもなく、耐サージ特性や耐フラックス性が良好で且つ良好な電気特性を有する信頼性に優れた積層型電子部品を製造することができる積層型電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、内部電極とセラミック素体との間の引張応力を抑制すべく鋭意研究したところ、熱分解性を有する樹脂粒子を導電性ペーストに含有させると共に、該樹脂粒子と導電性粒子の平均粒径比や体積比率を所定範囲とすることにより、内部電極の連続性を損なうことなく成形密度を下げることができ、これにより内部電極とセラミック素体との間の界面が圧接状態になるのを極力回避して引張応力を緩和することができ、クラックやデラミネーション等の構造欠陥が発生するのを抑制することができ、電気特性等が良好で、しかもめっき液等の浸入もなく、信頼性の優れた積層型電子部品を製造することができるという知見を得た。
【００１２】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、セラミックグリーン層と導電性ペーストにより形成された導電体層とが積層された積層体を焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法において、前記導電性ペーストが、導電性粒子と熱分解性を有する樹脂粒子とを含有し、前記樹脂粒子の平均粒径は前記導電性粒子の平均粒径に対し０．２５〜１．５０であり、前記樹脂粒子の含有量は前記導電性粒子に対し体積比率で０．５〜１．０であることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の製造方法は、前記樹脂粒子は、前記導電性粒子の焼結温度よりも低温で焼失することを特徴としている。
【００１４】
上記製造方法によれば、有機成分が残留炭素として残るのを抑制することができ、空孔発生率を低減させることが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明者らは、導電体層中における導電性粒子の存在率に着目し、その存在率の評価指標として導電体層中に占める導電性粒子の面積率を使用し、前記引張応力を抑制すべく鋭意研究を行ったところ、セラミック積層体の圧着後における導電体層中の導電性粒子の面積率を所定範囲とすることにより、上述と同様の作用効果を得ることができ、本発明の課題を解決することができるという知見を得た。
【００１６】
そこで、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、セラミックグリーン層と、導電性粒子を含有した導電性ペーストで形成された導電体層とが積層された積層体を、圧着し、焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法において、前記圧着後の前記導電体層中における前記導電性粒子の面積率が、３５〜５０％であることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳説する。
【００１８】
図１は本発明に係る積層型電子部品としての積層型インダクタの一実施の形態を示す斜視図であり、図２は積層型インダクタの断面図である。
【００１９】
図１及び図２において、本積層型インダクタは、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕフェライト系材料からなるセラミック素体１と、該セラミック素体１の両端部に形成された外部電極２ａ、２ｂと、セラミック素体１の内部にコイル状に埋設された内部電極５（５ａ〜５ｇ）とから構成されている。
【００２０】
すなわち、上記積層型インダクタは、セラミック素体１の内部に間隙３ａ〜３ｇが列設され、内部電極５ａ〜５ｇはセラミック素体１との間に空隙４ａ〜４ｇ、４ａ′〜４ｇ′を有するように間隙３ａ〜３ｇ内に埋設されている。
【００２１】
内部電極５ａは、具体的には図３に示すように、セラミック素体１に対し圧接状態とならない程度に部分的に接触しており、また、内部電極５ａの表面には空孔６…が形成されている。尚、本実施の形態では内部電極５ａの一部拡大図で説明したが、他の内部電極５ｂ〜５ｇについても同様である。
【００２２】
また、本積層型インダクタは、図２に示すように、内部電極５ａの引き出し部７が一方の外部電極２ｂと電気的に接続されると共に、内部電極５ｇの引き出し部８は他方の外部電極２ａと電気的に接続されている。さらに、各内部電極５ａ〜５ｇは、セラミック素体１の図中、上下方向に形成されたビアホール（不図示）を介して電気的に直列に接続され、時計回り方向に巻回されたコイルパターンを形成している。
【００２３】
次に、上記積層型インダクタの製造方法を説明する。
【００２４】
まず、以下のようにして導電性ペーストを作製する。
【００２５】
すなわち、有機バインダと溶剤との配合比率が、例えば１：９となるように調製して有機ビヒクルを作製し、次いで、該有機ビヒクルに導電性粒子及び熱分解性を有する樹脂粒子を混ぜて３本ロールミルで混練し、導電性ペーストを作製する。
【００２６】
ここで、樹脂粒子及び導電性粒子は、樹脂粒子の導電性粒子に対する平均粒径比が０．２５〜１．５０、樹脂粒子の導電性粒子に対する含有量が体積比率で０．５〜１．０となるように配合する。
【００２７】
次に、熱分解性を有する樹脂粒子を使用した理由、樹脂粒子の導電性粒子に対する平均粒径比及び含有量を上記範囲に設定した理由を述べる。
【００２８】
（１）熱分解性を有する樹脂粒子を使用した理由
内部電極５は焼成過程で導電性ペーストに含有されている有機成分の脱バインダと導電性粒子の焼結によって収縮するが、脱バインダ過程で有機成分が残留炭素として残った場合、その後に行われる高温下での焼成処理で内部電極５中の残留炭素が気化膨張して空孔６を形成し、前記内部電極５は空孔６を伴ってセラミック素体１を押圧する勢いで膨張する。そしてその結果、セラミック素体１と内部電極５の界面が圧接状態となり、酸素の拡散が阻害されるため該酸素が界面に残留し、内部電極５とセラミック素体１とは酸素を介して強固に化学結合し、引張応力が発生する。
【００２９】
換言すると、界面が圧接状態にならないようにすることにより、前記酸素は界面に留まることなく外方へと拡散し、化学結合力が弱くなり、引張応力も緩和され、クラックやデラミネーション等の構造欠陥の発生を回避し得る。そして、界面が圧接状態になるのを極力回避するためには、セラミック素体１と内部電極５との間に空隙４、４′を形成する必要がある。
【００３０】
そして、このような空隙４、４′を形成するためには、導電性粒子が焼結する以前に樹脂粒子の焼失を開始させ、或いは完全に消失させ、導電性ペーストの焼結がセラミック素体１の焼結よりも早く完了させる必要がある。すなわち、例えば、導電性粒子としてＡｇ粒子を使用した場合は、Ａｇの焼結温度は３００〜５００℃であるので、樹脂粒子はＡｇの焼結温度である３００〜５００℃以下の低温で少なくとも焼失を開始させる必要がある。つまり、樹脂粒子としては、斯かる導電性粒子の焼結を阻害しない熱分解性の良好なものを使用する必要がある。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、熱分解性を有する樹脂粒子を使用することにしている。
【００３２】
そして、このような熱分解性を有する樹脂として、例えばアクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、ポリエチレングリコール樹脂等を使用することができる。
【００３３】
尚、圧縮強さが７０ＭＰａ以上の樹脂を用いた場合は、セラミックグリーンシートを圧着する工程で樹脂粒子の潰れを抑制することができ、より高い電気特性を得ることができるため、特に好ましい。圧縮強さが７０ＭＰａ以上の樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂や、ポリスチレン樹脂等を使用することができる。これら樹脂のＡＳＴＭ試験法Ｄ６９５による圧縮強さは、例えばＰＭＭＡ樹脂が７３〜１２５ＭＰａ、ポリスチレン樹脂が８２〜８９ＭＰａである。
【００３４】
（２）樹脂粒子の導電性粒子に対する平均粒径比
比重の軽い樹脂粒子を導電性粒子と混合させることにより成形密度が下がるため、内部電極５の収縮量を大きくすることができ、これにより内部電極５とセラミック素体１との間に空隙４、４′を形成することができる。
【００３５】
しかしながら、樹脂粒子の平均粒径が導電性粒子の平均粒径に対し０．２５未満になると、樹脂粒子の粒径が導電性粒子の粒径に対して相対的に小さくなりすぎ、このため樹脂粒子が導電性粒子の隙間に入り込んで成形密度を下げることができず、所望の高収縮を得ることができない。
【００３６】
一方、樹脂粒子の平均粒径が導電性粒子の平均粒径に対し１．５を超えると、樹脂粒子が相対的に大きくなりすぎ、このため導電性粒子同士が接触できなくなって該導電性粒子が島状に焼結してしまい、内部電極５の連続性が低下する。
【００３７】
そこで、本実施の形態では、樹脂粒子の平均粒径を、導電性粒子の平均粒径に対し０．２５〜１．５、好ましくは０．６〜１．０となるようにしている。
【００３８】
このように樹脂粒子の平均粒径は、使用する導電性粒子の平均粒径との関係から決定されるが、内部電極５の連続性を考慮すると、導電性粒子は内部電極５中に均一に分散させるのが好ましく、導電性粒子の平均粒径としては、１．０〜４．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍが望ましく、したがって樹脂粒子の平均粒径としては、０．２５〜６．０μｍ、好ましくは０．２５〜３．０μｍが望ましい。
【００３９】
すなわち、導電性粒子の平均粒径が１．０μｍ未満になると導電性粒子が微細になりすぎて凝集し、均一に分散し難くなり、また焼成処理で導電性粒子が拡散し易くなる。一方、導電性粒子の平均粒径が４．０μｍを超えると内部電極５の厚み方向に導電性粒子のみ又は樹脂粒子のみが配されたり、或いは導電性粒子又は樹脂粒子の一方が極端に少ない部分が生じ、均一な分散が損なわれ、このため所望の高収縮が得られなかったり、内部電極５の連続性が低下する。
【００４０】
したがって、導電性粒子の平均粒径としては、上述したように１．０〜４．０μｍ、好ましくは１．０〜２．０μｍが望ましく、樹脂粒子の平均粒径としては０．２５〜６．０μｍ、好ましくは０．２５〜３．０μｍが望ましい。
【００４１】
（３）樹脂粒子の導電性粒子に対する体積比率
樹脂粒子の含有量が、導電性粒子の含有量に対し体積比率で０．５未満になると、導電性ペースト中に含有される樹脂粒子も過度に少なくなり、上記（２）と同様、成形密度を下げることができず、所望の高収縮を得ることができない。
【００４２】
一方、樹脂粒子の含有量が、導電性粒子に対し体積比率で１．０を超えると樹脂粒子が多くなり過ぎ、このため導電性粒子同士が接触できなくなって導電性粒子が島状に焼結してしまい、内部電極５の連続性が低下する。
【００４３】
そこで、本実施の形態では、樹脂粒子の含有量を導電性粒子の含有量に対し体積比率で０．５〜１、好ましくは０．６５〜０．８５となるようにしている。
【００４４】
また、本実施の形態では、樹脂粒子及び導電性粒子の含有量総計が３０〜６０ｖｏｌ％となるように導電性ペーストを調製している。
【００４５】
すなわち、導電性ペーストは、上述したように導電性粒子と樹脂粒子と有機ビヒクルとから構成されるが、固形分である樹脂粒子及び導電性粒子の含有量総計が６０ｖｏｌ％を超えると有機ビヒクルの含有量が少なくなりすぎてペースト状とすることができない。
【００４６】
一方、樹脂粒子及び導電性粒子の含有量総計が３０ｖｏｌ％未満になると有機ビヒクルの含有量が多くなりすぎ、ペーストを作製することができても、塗布したときに電極パターンを所定膜厚とすることができなくなるおそれがある。
【００４７】
そこで、本実施の形態では樹脂粒子及び導電性粒子の含有量総計を３０〜６０ｖｏｌ％、好ましくは４０〜５３ｖｏｌ％となるように導電性ペーストを調製している。
【００４８】
尚、導電性粒子としては、導電性を有していれば特に限定されるものではなく、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕや、これらの２種又は２種以上の合金を使用することができる。
【００４９】
また、有機ビヒクルに含有される有機バインダとしてはエチルセルロース樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等を使用することができ、溶剤としてはα−テルピネオール、テトラリン、ブチルカルビトール等を使用することができる。
【００５０】
そして、このように導電性ペーストを作製する一方で、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３等のフェライト系材料を所定量秤量し、これら秤量物をボールミルに投入して湿式で混合粉砕し、その後乾燥・仮焼を行う。
【００５１】
次に、この仮焼物を再度ボールミルで十分に湿式粉砕し、乾燥して仮焼粉末を作製し、この後、該仮焼粉末をバインダ、可塑剤、分散剤と混合させ、溶剤中に分散させてセラミックスラリーを調製し、該セラミックスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。
【００５２】
次に、セラミックシート上の所定位置にビアホールを貫設し、該セラミックグリーンシートの表面に上記導電性ペーストをスクリーン印刷して所定コイルパターンを形成する。
【００５３】
そしてこの後、コイルパターンの形成されたセラミックグリーンシートをビアホールを介して電気的に直列接続可能となるように複数枚積層して積層体を形成すると共に、コイルパターンの形成されていないセラミックグリーンシートで前記積層体を挟持して圧着し、圧着ブロックを作製する。
【００５４】
次いで、圧着ブロックを所定サイズに切断した後、所定温度（例えば、５００℃以下）で脱バインダ処理を行った後、所定温度（例えば、８００〜９００℃）で焼成処理を行ない、セラミック焼結体を作製する。
【００５５】
尚、脱バインダ処理では、導電性粒子の焼結温度（例えば３００℃）よりも低温（例えば、１５０℃）で樹脂粒子の焼失が始まるため、樹脂粒子が抜けたところが空孔となり、有機成分の脱バインダ処理が促進され、５００℃以上の焼成温度で炭素成分は残存することなく蒸発揮散する。
【００５６】
次いで、該セラミック焼結体にバレル研磨を施した後、該セラミック焼結体の両端部に導電性ペーストを塗布、焼き付けて外部導電部を形成する。
【００５７】
そしてこの後、電解めっきを施して外部導電部の表面にニッケル皮膜及びスズ皮膜を順次作製して外部電極２ａ、２ｂを形成し、これにより積層型インダクタが製造される。
【００５８】
このように本実施の形態では、熱分解性を有する樹脂粒子を含有し、樹脂粒子の導電性粒子に対する平均粒径比が０．２５〜１．５０、体積比率が０．５０〜１．０に配合された導電性ペーストを使用して内部電極５を形成することにより、（１）間隙３における内部電極５の占有比率の平均値が、前記間隙３に対し断面積比で８６〜９９％、（２）空孔面積の内部電極表面積に対する比率、すなわち空孔面積比の平均値が０．１〜１０％、（３）間隙３内の内部電極５とセラミック素体１との接触率が６０％以下となり、これにより断面積比を大きくしてもデラミネーションやクラック等の構造欠陥が生じることもなく、電気特性が低下するのを防止することができ、しかも、内部電極５の連続性を良好なものとすることができ、めっき液やフラックスが空隙４、４′に侵入するのを防ぐことができ、信頼性に優れた積層型インダクタを得ることができる。
【００５９】
次に、断面積比、空孔面積比、及び接触率を上述の範囲とする意義について説明する。
【００６０】
（１）断面積比
断面積比が８６％未満になると間隙３内で空隙４、４′の容積が大きくなりすぎ、このため内部電極５の膜厚が薄くなって必然的に導電性粒子量が少なくなり、島状に焼結して該内部電極５の連続性が低下する。そしてその結果、直流抵抗が増加したり、耐サージ特性の低下を招来し、まためっき液やフラックスが浸入するおそれが生じて信頼性低下を招く。
【００６１】
一方、前記断面積比が９９％を超えると、それに伴って内部電極５とセラミック素体１との接触率も増加し、内部電極５とセラミック素体１との間に引張応力が発生してインダクタンスやインピーダンス等の電気特性が低下し、クラック等の構造欠陥も発生し易くなる。
【００６２】
すなわち、前記断面積比を８６〜９９％とすることにより、内部電極５の連続性を確保できると共に、構造欠陥が発生するのを回避することが可能となる。
【００６３】
（２）空孔面積比
脱バインダ処理等により内部電極５には不可避的に空孔が形成されるが、空孔面積比が１０％を超える場合は、脱バインダ処理及び焼成処理で残留炭素が気化膨張して空孔を形成し、斯かる空孔を伴ってセラミック素体１を押圧し、内部電極５とセラミック素体１とが圧接状態になる。
【００６４】
したがって、空孔面積比を０．１〜１０％とすることにより、内部電極５とセラミック素体１とが圧接状態になるのを極力回避することができる。
【００６５】
（３）接触率
引張応力の発生を抑制する観点からは、断面積比が大きくなっても内部電極５とセラミック素体１との間の接触率は、極力低い方が望ましい。すなわち、接触率が６０％を超えると内部電極５とセラミック素体１との接触長が長くなって引張応力が発生し易くなり、電気特性の低下や構造欠陥を招来するおそれがある。
【００６６】
すなわち、接触率を６０％以下とすることにより、引張応力が緩和され、電気特性の低下や構造欠陥の発生を極力回避することができる。
【００６７】
このように本実施の形態では、熱分解性を有する樹脂粒子と導電性粒子との平均粒径比が０．２５〜１．５０、前記樹脂粒子と導電性粒子との体積比率が０．５０〜１．０に調製された導電性ペーストを使用して内部電極５を形成しているので、得られた積層型インダクタは、前記断面積比が８６〜９９％、前記空孔面積比が０．１〜１０％、前記接触率が６０％以下となり、これにより内部電極５とセラミック素体１の界面が圧接状態になるのを回避することができ、引張応力の発生が抑制される。そして、構造欠陥が発生したり電気特性が低下するのを防止することができると共に、内部電極５の連続性低下を回避することができ、且つめっき液やフラックスが空隙４、４′に侵入するのを防ぐことができ、信頼性に優れた積層型インダクタを得ることができる。
【００６８】
また、上記実施の形態では、樹脂粒子の導電性粒子に対する平均粒径比及び含有量を上記所定範囲に設定し、これにより内部電極５の連続性を損なうことなく、かつめっき液やフラックスが空隙４、４′に侵入するのを防ぎつつ引張応力を緩和しているが、導体層中の導電性粒子の面積率を制御することによっても同様の作用効果を得ることができ、所期の目的を達成することができる。
【００６９】
すなわち、上述したように積層型インダクタは、コイルパターンの形成されたセラミックグリーンシートの積層体をコイルパターンの形成されていないセラミックグリーンシートで挟持して圧着し、圧着ブロックを形成しているが、この場合、圧着後の内部電極５を形成する導体層中の導電性粒子の面積率を３５〜５０％となるように導電性ペーストを作製することにより、所期の目的を達成することができる。
【００７０】
ここで、導体層中における導電性粒子の面積率が、３５〜５０％となるようにしたのは以下の理由による。
【００７１】
前記導電性粒子の面積率が３５％未満になると、導電性粒子同士が接触できなくなって、該導電性粒子が島状に焼結してしまい、内部電極５の連続性が低下する。一方、前記導電性粒子の面積率が５０％を超えると、導電性粒子が量的に多くなり過ぎて成形密度を下げることができなくなり、所望の高収縮を得ることができない。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、圧着後の導電体層中における導電性粒子の面積率を、３５％〜５０％となるようにしている。
【００７３】
尚、前記面積率は、圧着時の圧力、温度、導電性粒子と有機ビヒクルとの含有比率、導電性ペースト中への樹脂粒子の混入、樹脂粒子の硬さ等を適宜設定することにより、容易に制御することができる。
【００７４】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態ではセラミック材料としてフェライト系材料を使用したが、ガラス粉末材料やその他のセラミック材料に適用できるのはいうまでもなく、したがって積層型インダクタ以外の電子部品、例えば積層型セラミックコンデンサ等にも適用できるのはいうまでもない。
【００７５】
また、上記実施の形態では、セラミックグリーンシートを複数枚積層するシート工法を使用したが、例えば印刷工法等、その他の工法を使用できるのはいうまでもない。
【００７６】
【実施例】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００７７】
（実施例１）
本発明者らは、まず、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３等のフェライト系材料を所定量秤量した後、粉砕媒体として直径１ｍｍのＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）が内有されたボールミルに前記秤量物を投入して湿式で混合粉砕してスラリー状粉末とし、該スラリー状粉末をＰＳＺと分離した後、スプレードライヤで乾燥し、温度６５０℃で２時間仮焼し、仮焼物を作製した。
【００７８】
次に、該仮焼物を前記ボールミルに再投入して十分に湿式で粉砕し、スプレードライヤで乾燥して仮焼粉末を作製した。
【００７９】
次に、この仮焼粉末にバインダとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてジブチルフタレート、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩、溶剤としてトルエン及びエチルアルコールを加えて混合し、セラミックスラリーを調製し、次いで、該セラミックスラリーをドクターブレード法によりシート状に成形し、厚さ５０μｍの磁性体シート（セラミックグリーンシート）を作製した。
【００８０】
一方、以下のようにして導電性ペーストを作製した。
【００８１】
すなわち、まず、溶剤としてα−テルピネオールを使用し、有機バインダとしてエチルセルロース樹脂を使用し、エチルセルロース樹脂とα−テルピネオールとの比が１０ｖｏｌ％：９０ｖｏｌ％となるようにエチルセルロース樹脂をα−テルピネオールに溶解させて有機ビヒクルを作製した。
【００８２】
次いで、平均粒径が１．５μｍのＡｇ粒子と、平均粒径が１．０μｍのポリアクリル酸エステル樹脂（以下、単に「樹脂粒子」という）を用意し、Ａｇ粒子の含有量が２３ｖｏｌ％、樹脂粒子の含有量が１７ｖｏｌ％となるようにＡｇ粒子及びアクリル樹脂を有機ビヒクル（エチルセルロース樹脂：α−テルピネオール＝６ｖｏｌ％：５４ｖｏｌ％）と共に３本ロールミルで十分に混練し、導電性ペーストを作製した。
【００８３】
次に、内部電極同士が電気的に直列接続可能となるようにレーザ加工機を使用してビアホールを形成し、前記導電性ペーストを使用して電極パターンをスクリーン印刷し、膜厚４０μｍ、線幅１２０μｍのコイルパターンを形成した。尚、膜厚はレーザ変位計で測定した。
【００８４】
そしてこの後、コイルパターンの形成された磁性体シートを複数枚積層して積層体を形成すると共に、コイルパターンの形成されていない磁性体シートで前記積層体を挟持し、９．８×１０^７Ｐａ（１０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）で圧着し、圧着ブロックを作製した。
【００８５】
次に、前記圧着ブロックを所定サイズに切断した後、温度５００℃以下で脱バインダ処理を行い、温度８７０℃で焼成処理を行ってセラミック焼結体（セラミック素体）を作製した。
【００８６】
さらに、本発明者らは、Ａｇ粉末にガラスフリット及び有機ビヒクルを加えて分散させた外部電極用Ａｇペーストを別途作製すると共に、前記セラミック焼結体をバレル研磨し、該セラミック焼結体の両端部に外部電極用Ａｇペーストを塗布、７００℃で焼き付け、外部導電部とした。
【００８７】
そしてこの後、周知の電解めっきを施して導電部の表面にニッケル皮膜及びスズ皮膜を順次作製して外部電極を形成し、これにより大きさが縦１．６ｍｍ、横
０．８ｍｍ、厚み０．８ｍｍの積層型インダクタを製造した。
【００８８】
（実施例２）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の含有量を２０ｖｏｌ％、樹脂粒子の含有量を２０ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で実施例２の積層型インダクタを作製した。
【００８９】
（実施例３）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の含有量を２６ｖｏｌ％、樹脂粒子の含有量を１４ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で実施例３の積層型インダクタを作製した。
【００９０】
（実施例４）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の平均粒径を１．０μｍ、含有量を２６ｖｏｌ％、樹脂粒子の平均粒径を０．７μｍ、含有量を１４ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で実施例４の積層型インダクタを作製した。
【００９１】
（実施例５）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の平均粒径を２．０μｍ、含有量を２４ｖｏｌ％、樹脂粒子の平均粒径を１．５μｍ、含有量を１６ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で実施例５の積層型インダクタを作製した。
【００９２】
（実施例６）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の平均粒径を１．２μｍ、樹脂粒子の平均粒径を０．３μｍとした以外は、実施例１と同様の方法・手順で実施例６の積層型インダクタを作製した。
【００９３】
（実施例７）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の平均粒径を１．２μｍ、樹脂粒子の平均粒径を１．８μｍとした以外は、実施例１と同様の方法・手順で実施例７の積層型インダクタを作製した。
【００９４】
（比較例１）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の含有量を１８ｖｏｌ％、樹脂粒子の含有量を２２ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で比較例１の積層型インダクタを作製した。
【００９５】
（比較例２）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の含有量を３５ｖｏｌ％、樹脂粒子の含有量を５ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で比較例２の積層型インダクタを作製した。
【００９６】
（比較例３）
導電性ペースト中の樹脂粒子の平均粒径を０．３μｍとした以外は、実施例１と同様の方法・手順で比較例３の積層型インダクタを作製した。
【００９７】
（比較例４）
導電性ペースト中の樹脂粒子の平均粒径を２．６μｍとした以外は、実施例１と同様の方法・手順で比較例４の積層型インダクタを作製した。
【００９８】
（比較例５）
導電性ペースト中のＡｇ粒子の含有量を２８ｖｏｌ％、樹脂粒子の含有量を１２ｖｏｌ％とした以外は、実施例１と同様の方法・手順で比較例５の積層型インダクタを作製した。
【００９９】
次に、本発明者らは、各試験片（実施例及び比較例）を鏡面研磨した後、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ；ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ）（セイコーインスルメンツ社製ＳＭＩ−９２００）で各試験片を加工し、加工面をＦＩＢに内蔵されている走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ；ＳｃａｎｎｉｎｇＩｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で観察し、その観察像を画像処理して断面積比、空孔面積比、接触率を測定した。
【０１００】
尚、観察箇所は各試験片の内部電極の引き出し部、引き出し部と反対側に位置する内部電極の端部、内部電極中央部の３点において、縦１００μｍ×横１００μｍの範囲で測定し、平均値を算出した。
【０１０１】
また、内部電極中におけるＡｇ粒子の面積率（以下、単に「Ａｇ粒子の面積率」という）を以下の方法で求めた。
【０１０２】
すなわち、各実施例及び比較例について、圧着ブロックを所定サイズに切断して得たチップを破断し、ＳＥＭ（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）（ＪＥＯＬ社製ＪＳＭ−５３１０）で組成像を観察し、内部電極中央部から任意に選定した３点において、縦２０μｍ×横２５μｍの範囲で測定し、平均値を算出して求めた。
【０１０３】
また、１ＭＨｚのインダクタンス及び１００ＭＨｚのインピーダンスをＲＦインピーダンスアナライザ（ヒューレット・パッカード社製ＨＰ４２９１Ａ）で測定した。
【０１０４】
また、各試験片を１００個づつ使用してサージ試験、及び耐水溶性フラックス試験を行い、また構造欠陥の有無を調べた。
【０１０５】
尚、サージ試験は、３０ｋＶのサージ電流を通電し、断線率を算出して評価した。
【０１０６】
また、耐水溶性フラックス試験は、以下のようにして行った。
【０１０７】
すなわち、各試験片の裏面に接着剤を塗布し、各試験片を所定寸法の基板に貼着し、該基板を温度１５０℃に調整したオーブンに２０分間入れて接着剤を硬化させ、この後、基板を水溶性フラックスに浸漬し、フローはんだ付けを行い、次いで、水洗浄・乾燥を行った後、常温にて５００時間放置し、放置前後の直流抵抗の変化が±０．１Ω以内の試験片を良品と判断して評価した。
【０１０８】
また、構造欠陥は、鏡面研磨した断面を実体顕微鏡で観察し、クラックやデラミネーションの発生有無を観察し、評価した。
【０１０９】
表１は各試験片について導電性ペーストの主な仕様、導電性粒子に対する樹脂粒子の平均粒径比、導電性粒子に対する樹脂粒子の体積比率、Ａｇ粒子の面積率、断面積比、空孔面積比、及び接触率を夫々示し、表２はインダクタンス、インピーダンス、サージ試験、フラックス試験、及び構造欠陥発生率の結果を夫々示している。
【０１１０】
【表１】

【０１１１】
【表２】

この表１及び表２から明らかなように比較例１は、体積比率が１．２２と大きく、またＡｇ粒子の面積率が３０％と小さく、したがって内部電極に含まれているＡｇ粒子が量的に少ないため、内部電極が島状に焼結して内部電極の連続性が低下し、耐サージ試験で断線率が１６％となり、また耐水溶性フラックス試験で不良品が２２％となって直流抵抗の増加することが確認された。
【０１１２】
また、比較例２は、体積比率が０．１４と小さく、またＡｇ粒子の面積率が６６ｖｏｌ％と大きく、したがって樹脂粒子の含有量が過度に少ないため、内部電極とセラミック素体とが圧接状態となる箇所が多く、このため内部電極とセラミック素体との間の引張応力が大きく、インダクタンスやインピーダンス等の電気特性の低下が認められ、構造欠陥が１１％発生した。
【０１１３】
比較例３は、平均粒径比が０．２０と小さいため樹脂粒子が導電性粒子の隙間に入り込み、またＡｇ粒子の面積率も５５％と大きく、このため成形密度を下げることができず、内部電極とセラミック素体とが圧接状態となる箇所が多くなり、その結果内部電極とセラミック素体との間の引張応力が大きく、インダクタンスやインピーダンス等の電気特性の低下が認められ、構造欠陥が３％発生した。
【０１１４】
比較例４は、平均粒径比が１．７３と大きく、またＡｇ粒子の面積率が３３％と小さく、このため導電性粒子同士が接触できなくなって導電性粒子が島状に焼結し、その結果内部電極の連続性が低下し、耐サージ試験で断線が生じ、また耐水溶性フラックス試験で不良品が発生し、直流抵抗の増加することが確認された。
【０１１５】
比較例５は、体積比率が０．４３と小さく、Ａｇ粒子の面積率が５５％と大きく、したがって樹脂粒子の含有量が少ないため、内部電極とセラミック素体とが圧接状態となる箇所が多く、このため内部電極とセラミック素体との間の引張応力が大きく、インダクタンスやインピーダンス等の電気特性の低下や構造欠陥の発生が認められた。
【０１１６】
これに対して実施例１〜７は、平均粒径比が０．２５〜１．５０、体積比率が０．５４〜１．００であり、またＡｇ粒子の面積率が３５〜５０％であるので、インダクタやインピーダンス等の電気特性が良好であり、耐サージ試験や耐フラックス試験の結果も良好であり、構造欠陥も生じないことが確認された。尚、これら実施例１〜７は、断面積比が８６〜９９％、空孔面積比が０．１〜５．０％、接触率が３０％以下であり、断面積比、空孔面積比及び接触率が前記範囲とされた積層型インダクタは、インダクタンスやインピーダンス等の電気特性が良好であり、耐サージ試験や耐フラックス試験の結果も良好であり、構造欠陥も生じないことが確認された。
【０１１７】
また、本発明者らは、図４に示すように、実施例１と比較例２について、インピーダンス特性、及びインピーダンスを構成する抵抗ＲとリアクタンスＸの特性を測定した。図中。横軸は周波数Ｆ（ＭＨｚ）を示し、縦軸はインピーダンスＺ（＝Ｒ＋ｊＸ）（Ω）を示している。
【０１１８】
この図４から明らかなように、実施例１は比較例２に比べて特性の優れていることが確認された。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、セラミックグリーン層と導電性ペーストにより形成された導電体層とが積層された積層体を焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法において、前記導電性ペーストが、導電性粒子と熱分解性を有する樹脂粒子とを含有し、前記樹脂粒子の平均粒径は前記導電性粒子の平均粒径に対し０．２５〜１．５０であり、前記樹脂粒子の含有量は前記導電性粒子に対し体積比率で０．５〜１．０であるので、熱分解性を有する樹脂粒子の混入により圧着時の成形密度を下げることができて気化膨張が抑制されて引張応力が緩和され、これにより内部電極とセラミック素体との界面が圧接状態となるのを回避することが可能となり、内部電極の連続性を向上させることができ、クラックやデラミネーション等の構造欠陥が生じることもなく、耐サージ特性や耐フラックス性が良好で且つ良好な電気特性を有する信頼性に優れた積層型電子部品を製造することができる。
【０１２０】
また、前記樹脂粒子は、前記導電性粒子の焼結温度よりも低温で焼失するので、有機成分が残留炭素として残るのを抑制され、空孔発生率を低減させることが可能となる。
【０１２１】
また、本発明に係る積層型電子部品は、セラミックグリーン層と、導電性粒子を含有した導電性ペーストで形成された導電体層とが積層された積層体を、圧着し、焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法において、前記圧着後の前記導電体層中における前記導電性粒子の面積率が、３５〜５０％であるので、上述と同様、内部電極の連続性を向上させることができ、クラックやデラミネーション等の構造欠陥が生じることもなく、耐サージ特性や耐フラックス性が良好で且つ良好な電気特性を有する信頼性に優れた積層型電子部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型電子部品としての積層型インダクタの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】上記積層型インダクタの縦断面図である。
【図３】図２のＡ部拡大断面図である。
【図４】本発明実施例１のインピーダンス特性を比較例２と共に示した図である。
【符号の説明】
１セラミック素体
３間隙
４空隙
４′ 空隙
５内部電極

Claims

セラミックグリーン層と、導電性ペーストにより形成された導電体層とが積層された積層体を焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法において、
前記導電性ペーストが、導電性粒子と熱分解性を有する樹脂粒子とを含有し、前記樹脂粒子の平均粒径は前記導電性粒子の平均粒径に対し０．２５〜１．５０であり、前記樹脂粒子の含有量は前記導電性粒子の含有量に対し体積比率で０．５〜１．０であることを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
前記樹脂粒子は、前記導電性粒子の焼結温度よりも低温で焼失することを特徴とする請求項１記載の積層型電子部品の製造方法。
セラミックグリーン層と、導電性粒子を含有した導電性ペーストで形成された導電体層とが積層された積層体を、圧着し、焼成してセラミック焼結体を作製し、積層型電子部品を製造する積層型電子部品の製造方法において、
前記圧着後の前記導電体層中における前記導電性粒子の面積率が、３５〜５０％であることを特徴とする積層型電子部品の製造方法。