JP2006066685A

JP2006066685A - グリーンシートの形成方法

Info

Publication number: JP2006066685A
Application number: JP2004248053A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Nagai; 淳夫長井; Koji Nomura; 幸治野村; Shinji Hirata; 信治平田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】本発明は主として誘電体積層部品を形成するグリーンシートの形成方法に関するものであり、グリーンシートの薄膜化を目的とする。
【解決手段】特に、グリーンシート４の形成方法として支持フィルム３上に非晶質無機誘電体層６をスパッタリング工法で形成し、この非晶質無機誘電体層６に種結晶７を形成したものであり、この構成により、サブミクロン単位の非晶質無機誘電体層を容易に形成できるとともに、種結晶を配置することで異常粒成長を抑制でき、高精度なグリーンシートを提供することが出来る。
【選択図】図４

Description

本発明は、主として誘電体積層部品を形成するグリーンシートの形成方法に関する。

一般に積層セラミックコンデンサのようにセラミック本体の内層部分に電極パターンを配置するようなものは、支持フィルム上に支持された未焼成誘電体層いわゆるグリーンシートの表面に電極パターンを適宜形成し、支持フィルムを除去したグリーンシートを適宜積み重ね焼成することによりセラミック積層体が形成されるものである。

従来このようなグリーンシートは、粉体成形された誘電体に可塑剤やバインダーを加えスラリーを形成し、このスラリーをドクターブレード法などにより支持フィルム上に付着させて形成されていた。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００２−１２１０７５号公報

そして、近年における電子部品の低背化や高付加価値化の要望が強まる中、このようなグリーンシートを用いた積層型電子部品を薄型化するにあたり、グリーンシート自体の薄膜化、具体的にはグリーンシートの厚みが数ミクロン単位からサブミクロン単位への薄膜化の必要性が高まっている。

しかしながら、スラリーを用いたシート成形においてグリーンシートを薄膜化する場合、誘電体の粉体成形において粉体の粒径をより小さくすることや、ドクターブレード法によるグリーンシートの厚みを設定するギャップの高さを小さくすることが考えられるのであるが、前者においては粉体成形により粒径を細かくしすぎると粉体同士がくっついてしまい塊状化してしまい、後者においては数ミクロン単位であれば可能であるがサブミクロン単位になればその加工が非常に困難なものとなってしまい、いずれの場合においてもグリーンシートの薄膜化が困難なものとなっていた。

そこで、本発明はこのような問題を解決しグリーンシートを薄膜化できるグリーンシートの形成方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、特にグリーンシートの形成方法として支持フィルム上に非晶質誘電体層をスパッタリング工法で形成し、この非晶質誘電体層に種結晶を形成するものとしたのである。

この方法により、サブミクロン単位の非晶質誘電体層を容易に形成できるとともに、種結晶を配置することで異常粒成長を抑制でき、高精度なグリーンシートを提供することが出来るのである。

以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。

図１は、積層セラミックコンデンサの断面図である。この積層セラミックコンデンサは無機誘電体の一種である誘電体セラミックからなる積層体１の内層部分に容量形成用の電極２を多数含んだ構成となっており、その成形方法としては図２に示されるように支持フィルム３上に形成されたグリーンシート４に所定の電極２を形成したものを準備し、このグリーンシート４を適宜積み重ねて焼成することにより積層体１を形成しその側面に接続電極５を形成するのである。

そして、この実施形態においては支持フィルム３上にグリーンシート４を形成する際にスパッタリング工法を用いることでグリーンシート４となる非晶質無機誘電体層６の薄膜化を実現している。そもそも薄膜形成技術としてのスパッタリング工法の採用は一般的に行われているものであるが、この非晶質無機誘電体層６の形成にスパッタリング工法を用いた場合、スパッタリングにおいてターゲットとなる無機誘電体が飛散し直接支持フィルム３上に付着し非晶質無機誘電体層６を形成するためその厚みをサブミクロン単位で自在に制御できる上に、従来の可塑剤やバインダーが添加されるスラリーを用いて形成したものと比べグリーンシート４内における不純物の含有量を極力抑えられることから、グリーンシート４の焼成時における添加剤の焼失に伴う積層体１の収縮を抑制できるのである。

また、スパッタリング工法を用いて支持フィルム３に非晶質無機誘電体層６を形成した場合、その粒子配列が不規則な状態となってしまうため、この状態の非晶質無機誘電体層６を焼成すれば、図３に示されるように非晶質無機誘電体層６で形成される誘電体層内での粒成長が不均一となってしまういわゆる異常粒成長が起きやすくなり、この様な誘電体層で形成された積層セラミックコンデンサであれば、電極２間における誘電体層の粒径が局所的に変わることで部分的な誘電率のバラツキや耐電圧などの特性に影響を及ぼすことになる。

そこで、図４に示されるように、スパッタリングにより形成された非晶質無機誘電体層６に対して粒成長の核となる種結晶７を予め非晶質無機誘電体層６内に分散させておくことで、焼成時にこの種結晶７を核として粒成長が起きるようになることから、この種結晶７の分散を非晶質無機誘電体層６内において均一に配置することで、焼成時の異常粒成長が防止され、図５に示されるように誘電体層内での粒径が均一なものとなり、積層部品の特性を安定化することができるのである。

なお、種結晶７を非晶質無機誘電体層６に形成するにあたっては、昇温スピードが早い発熱体を備えた高温型フラットヒータなどにより、約１００℃／ｓｅｃのような高速昇温のもとで非晶質無機誘電体層６を局所的に加熱するようなフラッシュアニール工法や赤外線導入加熱システムを使用したラピッドアニールなどにより形成することができる。

また、スパッタリング工法は通常、数百度の環境下においてターゲットを支持フィルム３に付着させるものであるが、このようなグリーンシート４に用いられる支持フィルム３はＰＥＴ等の耐熱性が低い樹脂フィルムが用いられることが一般的であるため、一般的なスパッタリング工法を用いることは困難なものとなるため、この実施形態においては特開２００２−１７３７６７号公報などで知られている対向ターゲットスパッタリング工法を採用している。

この対向ターゲットスパッタリング工法は図６に示されるごとく、アルゴンガスなどで形成されたプラズマ雰囲気中にターゲット８を対向配置し、ターゲット８間にブラズマイオン９を加速させターゲット８に衝突させることでターゲット８が飛散し、この飛散したタ−ゲット８が支持フィルム３上に薄膜（非晶質無機誘電体層６）として形成される工法であるため、スパッタリング時に支持フィルム３にかかる温度が１００℃前後と比較的低温下で行えることから、支持フィルム３として一般的なＰＥＴなどの樹脂材料を用いることができるのである。

以下に、実際に対向ターゲットスパッタリング工法を用いて支持フィルム３上に非晶質無機誘電体層６を形成し、その後、非晶質無機誘電体層６に種結晶７を形成したものと形成しなかったものとでの比較検討を示す。

ここでは支持フィルム３としてＰＥＴフィルムを用い、このＰＥＴフィルム上に（Ｂａ・Ｓｒ）ＴｉＯ₃からなるグリーンシート４を０．３μｍの厚みで形成した。

この際のスパッタリング温度は約１５０℃前後であり、この温度で形成された非晶質無機誘電体層６はアモルファス状態となり、種結晶７を形成するものについてはこのアモルファスな非晶質無機誘電体層６の表面からフラッシュアニール法により急速加熱することで、非晶質無機誘電体層６に種結晶７を均一に形成した。

そして、種結晶７を形成した非晶質無機誘電体層６と形成しなかった非晶質無機誘電体層６を、それぞれＮｉからなる電極２と交互に組み合わせ非晶質無機誘電体層６を積層した５層構造の積層体１を作製し、積層体１をＮｉが酸化しない雰囲気にＨ₂、Ｈ₂Ｏ、Ｎ₂流量を調整しながら、１０００℃で焼成した。

焼成後、それぞれの断面を観察すると種結晶７を形成していない非晶質無機誘電体層６を用いた積層体１では粒成長が任意に起こり、２μｍを超える異常な粒子が観察されたが、種結晶７を形成している非晶質無機誘電体層６を用いた積層体１では０．１〜０．２μｍ程度の均一な粒子結晶が形成されていた。

そして、両者の電気的特性を比較すると、種結晶７を形成していないものは全数がショートしていたが、種結晶７を形成したものは全てに静電容量を測定することができ、誘電率は４００であった。

このことにより、アモルファスな非晶質無機誘電体層６に対して種結晶７を均一に配置することで、焼成時に均一な粒成長が起こり安定した電気的特性を有する積層セラミックコンデンサを作製できることが確認された。

なお、この一実施形態においては積層セラミックコンデンサを挙げてその作用効果を説明したのであるが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、無機誘電体層からなる積層部品の用途として有用なものである。

本発明にかかるグリーンシートの形成方法は、グリーンシートを薄膜化できるという効果を有し、特に無機誘電体層からなる積層型電子部品の用途として有用である。

本発明の一実施形態における積層セラミックコンデンサの断面図同積層セラミックコンデンサを形成するグリーンシートを示す模式図同グリーンシートに種結晶を配置しなかった場合の焼成後の粒成長状態を示す模式図本発明の一実施形態におけるグリーンシートに種結晶を配置した状態を示す模式図同グリーンシートの焼成後の粒成長状態を示す模式図同グリーンシートを形成する対向ターゲットスパッタリング工法を示す模式図

符号の説明

３支持フィルム
４グリーンシート
６非晶質無機誘電体層
７種結晶

Claims

支持フィルム上に非晶質無機誘電体層を形成するにあたり、支持フィルム上に非晶質無機誘電体層を形成する工程と、この非晶質無機誘電体層に種結晶を形成する工程とを備え、前記非晶質無機誘電体層を形成する工程をスパッタリング工法で行うことを特徴としたグリーンシートの形成方法。
スパッタリング工法として対向ターゲット型スパッタリング工法を用いたことを特徴とする請求項１に記載のグリーンシートの形成方法。