JP2007096110A - 積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デラミネーション、クラック、剥がれ、シートアタック、脱バインダ不足に伴う構造欠陥を引き起こすことなく、積層電子部品を製造し得る方法を提供すること。
【解決手段】内層用セラミックグリーンシート２１の複数枚を、一方のセラミックグリーンシート２１上の電極３が、他方のセラミックグリーンシート２１の電極３、及び、間隔ｄと部分的に重なるようにして、順次に積層する。次に、内層用セラミックグリーンシート２１の積層体に、外層用セラミックグリーンシート２２を重ねる。外層用セラミックグリーンシート２２は、シート厚みｔ２が、内層用セラミックグリーンシート２１のシート厚みｔ１に対して、ｔ２/ｔ１≦１．５３の関係を満たす。次に、内層用セラミックグリーンシート２１及び外層用セラミックグリーンシート２２を重ね合わせたものをプレスする。
【選択図】図４

Description

本発明は、積層電子部品の製造方法に関するものである。

積層セラミックコンデンサのような積層電子部品では、複数のセラミック層を積層してできる積層体の内部に形成された内部電極の重なり合う部分と、そうでない部分とで段差を生じてしまう。この段差はプレス時に内部電極の変形、焼成後のデラミネーション、クラックや剥がれを起こす。

段差によるデラミネーション、クラック及び剥がれは、内部電極の付近にとどまらず、特に外層部分において、発生し易い。即ち、この種の積層型セラミック電子部品においては、通常、内部電極を有する機能部分となる内層部分の両側に、保護層となる外層部分を設ける。この外層部分は、内層部分を構成するセラミック層の一層毎の厚みの２倍以上の厚みを持つセラミックグリーンシートを、多数枚積層して厚く形成されている。しかも、外層は、内層部分における各層の段差が集積されて現れる両面に備えられている。

このため、プレス圧着によっても、内層部分に対する外層部分の密着性を、十分に確保することができず、外層部分にデラミネーション、クラック、又は、剥がれが発生しやすい。

そこで、これら構造欠陥の原因となる段差を作らないために、例えば、特許文献１は、セラミックグリーンシート上に形成された内部電極の周りに誘電体ペーストを塗布して、段差の原因となる電極の厚みを吸収する補助誘電体層を形成する技術を開示している。

しかし、補助誘電体層を形成すると、それに含まれる溶剤などによるシートアタックが発生すること、脱バインダ工程において、補助誘電体層がバインダの排出口を塞いでしまい、バインダの抜け(脱バインダ作用）が不十分となり、新たな構造欠陥を引き起こすこと、などの問題を生じる。
特開２００１−３５８０３６号公報

本発明の課題は、デラミネーション、クラック及び剥がれなどを生じることなく積層電子部品を製造し得る方法を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、シートアタックや、脱バインダ不足に伴う構造欠陥を引き起こすことなく、積層電子部品を製造し得る方法を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る積層電子部品の製造方法では、まず、一面上に所定の間隔をおいて電極を形成した内層用セラミックグリーンシートの複数枚を、一方のセラミックグリーンシート上の電極が、他方のセラミックグリーンシートの前記電極、及び、前記間隔と部分的に重なるようにして、順次に積層する。そして、前記内層用セラミックグリーンシートの積層体の少なくとも一面上に、外層用セラミックグリーンシートを重ねる。内層用セラミックグリーンシートの積層体、及び、外層用セラミックグリーンシートは、一連のプロセスとして重ね合わせてもよいし、別々の工程で準備したものを、重ね合わせてもよい。外層用セラミックグリーンシートは、内層用セラミックグリーンシートの積層体の片面、又は、両面に重ねられる。

上述した工程は、この種の積層電子部品の製造方法としては、一般的なものである。本発明の特徴は、外層用セラミックグリーンシートのうちの少なくとも一層は、シート厚みｔ２が、前記内層用セラミックグリーンシートのシート厚みｔ１に対して、
ｔ２/ｔ１≦１．５３
の関係を満たすようにした点にある。そして、この後、前記内層用セラミックグリーンシート及び前記外層用セラミックグリーンシートを重ね合わせたものを圧着する。

本発明の上記厚み条件は、端的にいえば、外装部分を構成する外層用セラミックグリーンシートとして、1枚の厚みが、従来より薄いものを用いことである。従来用いられていた厚いものに比べて薄いセラミックグリーンシートは、可撓性に富み、圧着・プレス時に、内部電極の重なり合う部分とそうでない部分(つまり電極間間隔の部分）とに生じる段差を、無理なく埋めやすい。このため、内層部分における各層の段差が集積されて、大きな段差が現れる内層部分の外面に対しても、外層用セラミックグリーンシートを十分に密着させ、外層部分にデラミネーション、クラック、又は、剥がれが発生するのを防止することができる。

しかも、本発明に係る製造方法は、補助誘電体層を形成するものではないから、シートアタックの発生や、脱バインダ不足に伴う構造欠陥を引き起こすことなく、積層電子部品を製造し得る。

外層用セラミックグリーンシートの厚みを特定するもう一つの手法は、プレス後のシート厚みｔ２が、電極の重なり部分で見た電極の表面位置と、電極間隔の部分で見た電極の表面位置との間のギャップＧに関して、
（ｔ２/Ｇ）≦０、４２
を満たすことである。

外層部分におけるデラミネーション、クラック、又は、剥がれの防止は、結局は、薄くした外層用セラミックグリーンシートの段差追従性及び吸収作用によるものであるから、段差を決めるギャップＧを上述のような範囲に設定することにより、目的を達成できることは明らかである。

上述した積層電子部品の製造方法の実施に当たって適用されるべき内層用セラミックグリーンシートのシート厚みｔ１、及び、外層用セラミックグリーンシートのシート厚みｔ２は、具体的には、０．５μｍ以上である。

以上述べたように、本発明によれば、デラミネーション、クラック及び剥がれなどを生じることなく積層電子部品を製造し得る方法を提供することができる。

また、シートアタックの発生や、脱バインダ不足に伴う構造欠陥を引き起こすことなく、積層電子部品を製造し得る方法を提供することができる。

本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

図１〜図５は、本発明に係る積層電子部品、特に、積層セラミックコンデンサの製造方法を示す図である。

まず、図１に示されるように、ＰＥＴフィルムなどで構成された可撓性支持体１によって支持された内層用セラミックグリーンシート２１の上面に、内部電極３を、所定のパターンで、複数、間隔ｄを隔てて配置する。内部電極３は、例えばスクリーン印刷法やグラビア印刷法によって形成することができる。図１は、スクリーン印刷を用いた例を示し、スクリーン４１の面上で、スキージ４２を矢印Ｆ１の方向に移動させ、導体ペースト４３を内層用セラミックグリーンシート２１の面上に押出すことにより、厚みｔ３の内部電極３を形成する。

内層用セラミックグリーンシート２１は、セラミック粉末、バインダ及び溶剤などを少なくとも含むセラミックペースト（誘電体ペースト）を塗布し、乾燥させて得られたもので、シート厚みｔ１を有する。セラミックペーストの塗布は、ドクターブレード又は押出ヘッド等を用いて実行することができる。

他方、上述した内層用セラミックグリーンシート２１の製造とは別の工程で、外層用セラミックグリーンシートを製造する。外層用セラミックグリーンシートも、セラミック粉末、バインダ及び溶剤などを少なくとも含むセラミックペーストを塗布し、乾燥させて得られたものである。セラミックペーストの塗布は、ドクターブレード又は押出ヘッド等を用いて実行することができる。

次に、図２に示すように、必要層数の外層用セラミックグリーンシート２２を、受台５の上に順次に積層した後、その上に、要求層数の内層用セラミックグリーンシート２１を、順次に積層する。内層用セラミックグリーンシート２１の層数は、要求される容量値などによって定まり、数百層に及ぶこともある。

もっとも、内層用セラミックグリーンシート２１、及び、外層用セラミックグリーンシート２２の積層方法には、種々の態様がありえる。例えば、内層用セラミックグリーンシート２１を、必要層数だけ積層して、内層用セラミックグリーンシート積層体を形成する一方、別の工程で、外層用セラミックグリーンシート２２を必要数積層し、その後に両者を重ね合わせてもよい。

内層用セラミックグリーンシート２１の積層にあたっては、隣接する２枚の内層用セラミックグリーンシート２１において、一方のセラミックグリーンシート２１上の電極３が、他方のセラミックグリーンシート２１の電極３、及び、電極３−３の間の間隔ｄと部分的に重なるようにして、順次に積層する。

次に、図３に示すように、内層用セラミックグリーンシート２１の積層体の少なくとも一面上、つまり、最上層に位置する内層用セラミックグリーンシート２１に、外層用セラミックグリーンシート２２を重ねる。内層用セラミックグリーンシート２１の積層体、及び、外層用セラミックグリーンシート２２は、一連のプロセスとして重ね合わせてもよいし、別々の工程で準備したものを、重ね合わせてもよい。

上述した工程は、この種の積層電子部品の製造方法としては、一般的なものである。本発明の特徴は、外層用セラミックグリーンシート２２のうちの少なくとも一層は、シート厚みｔ２が、内層用セラミックグリーンシート２１のシート厚みｔ１に対して、
ｔ２/ｔ１≦１．５３
の関係を満たすようにした点にある。実施例では、外層用セラミックグリーンシート２２の全てが、上述した厚み条件を満たしている。なお、内層用セラミックグリーンシート２１のシート厚みｔ１、及び、外層用セラミックグリーンシート２２のシート厚みｔ２は、具体的には、０．５μｍ以上である。

そして、この後、図４に図示するように、内層用セラミックグリーンシート２１及び外層用セラミックグリーンシート２２を重ね合わせたものを、プレス機６を用いてプレスし、圧着する。プレスするときに、加熱してもよい。これにより、図５及び図６に示すように、内部電極３の重なり合う部分と、そうでない部分とに生じる段差が、内層部分７では、内層用セラミックグリーンシート２１によって埋められ、内層部分７の両側では外層部分８、９によって埋めた積層体が得られる。

従来、外層用セラミックグリーシート２２は、一枚のシート厚みｔ２が、内層用セラミックグリーンシート２１の一層毎のシート厚みｔ１の２倍以上であったから、本発明の上記厚み条件は、端的にいえば、外層部分を構成する際、1枚のセラミックグリーンシートの厚みが、より薄いものを用いることを意味する。薄いセラミックグリーンシートは、プレスによる圧着時に、内部電極３の重なり合う部分と、そうでない部分とに生じる段差に追従して変形するので、段差を無理なく埋める。このため、内層部分７における各層の段差が集積されて、大きな段差が現れる内層部分７の外面に対しても、外層用セラミックグリーンシート２２を十分に密着させ、外層部分８、９におけるデラミネーション、クラック、又は、剥がれを防止することができる。

しかも、本発明に係る製造方法は、補助誘電体層を形成するものではないから、補助誘電体層によるシートアタックの問題を生じない。また、脱バインダ不足に伴う構造欠陥を引き起こすこともない。

この後、図５の切断線（Ｘ１−Ｘ１）〜（Ｘ３−Ｘ３)に沿って切断することにより、いわゆるグリーンチップとし、更に、グリーンチップに対して、脱バインダ工程、焼成工程、端子電極付与工程などの必要な工程を実行することにより、完成する。

外層用セラミックグリーンシート２２の厚みを特定するもう一つの手法は、プレス後のシート厚みｔ２が、内部電極３の重なり部分で見た内部電極３の表面位置と、内部電極３の間の間隔ｄの部分で見た内部電極３の表面位置との間のギャップＧに関して、（ｔ２/Ｇ）≦０．４２を満たすことである。

外層部分８、９におけるデラミネーション、クラック、又は、剥がれの防止は、結局は、段差吸収作用によるものであるから、段差を決めるギャップＧを上述のような範囲に設定することにより、目的を達成できることは明らかである。

更に、本発明に係る製造方法は、段差の原因となる電極の厚みを吸収する補助誘電体層を形成する技術と異なって、セラミックグリーンシートや補助誘電体層、内部電極３の脱バインダ工程において、脱バインダ不足や、バインダの排出口を塞ぐこともないから、新たな構造欠陥を引き起こすこともない。

次に実験データを参照して、本発明の効果を具体的に説明する。表１において、実施例1〜３及び比較例は、内層部７の構成を同じくし、外層部８(又は９）の構成を、表1に示すように変えたものである。クラック発生率は、Ｎ＝10，000個の平均値である。

表１に示すように，外層部８(又は９）の外層用グリーンシート２２のシート厚みｔ２を、内層用グリーンシート２１のシート厚みｔ１の約２倍とした比較例では、クラック発生率が２．３％に達している。これに対して、比（ｔ２/ｔ１）が、１〜１．５３の範囲にある実施例１〜３では、クラック発生率は、最大でも１．０％であり、比較例との対比では、半分以下に低下している。

また、外層用グリーンシート２２のシート厚みｔ２と、ギャップＧとの比（ｔ２/Ｇ）に関しては、比（ｔ２/Ｇ）＝０．５２の比較例では、クラック発生率が２．３％に達している。これに対して、比（ｔ２/Ｇ）が０．４２〜０．２７の範囲にある実施例１〜３では、クラック発生率は、最大でも１．０％であり、比較例との対比では、半減以下まで低下している。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

積層セラミックコンデンサの製造方法を説明する図である。 図１に示した工程の後の工程を示す図である。 図２に示した工程の後の工程を示す図である。 図３に示した工程の後の工程を示す図である。 図３に示した工程を経た後の積層状態を模式的に示す図である。 図５に示した積層状態を拡大して模式的に示す図である。

符号の説明

２１ 内層用グリーンシート
２２ 外層用グリーンシート
３ 内部電極３
ｔ１ 内層用グリーンシートの厚み
ｔ２ 外層用グリーンシートの厚み

Claims (3)

1. 積層電子部品の製造方法であって、
   一面上に所定の間隔をおいて電極を形成した内層用セラミックグリーンシートの複数枚を、一方のセラミックグリーンシート上の電極が、他方のセラミックグリーンシートの前記電極、及び、前記間隔と部分的に重なるようにして、順次に積層し、
   前記内層用セラミックグリーンシートの積層体の少なくとも一面上に、外層用セラミックグリーンシートを重ね、前記外層用セラミックグリーンシートのうちの少なくとも一層は、シート厚みｔ２が、前記内層用セラミックグリーンシートのシート厚みｔ１に対して、
   ｔ２/ｔ１≦１．５３
   の関係を満たしており、
   次に、前記内層用セラミックグリーンシート及び前記外層用セラミックグリーンシートを重ね合わせたものを圧着する、
   工程を含む製造方法。
2. 積層電子部品の製造方法であって、
   一面上に所定の間隔をおいて電極を形成した内層用セラミックグリーンシートの複数枚を、一方のセラミックグリーンシート上の電極が、他方のセラミックグリーンシートの前記電極、及び、前記間隔に部分的に重なるようにして、順次に積層し、
   前記内層用セラミックグリーンシートの積層体の少なくとも一面上に、外層用セラミックグリーンシートを重ね、前記外層用セラミックグリーンシートは複数枚であり、
   次に、前記内層用セラミックグリーンシート及び前記外層用セラミックグリーンシートを重ね合わせたものを圧着する工程を含み、
   前記外層用セラミックグリーンシートの少なくとも１層は、前記圧着後のシート厚みｔ２が、前記電極の重なり部分で見た前記電極の表面位置と、前記電極と前記間隔の重なり部分で見た同一電極の表面位置との間のギャップＧに関して、
   （ｔ２/Ｇ）≦０．４２
   を満たす製造方法。
3. 請求項１又は２に記載された積層電子部品の製造方法であって、前記内層用セラミックグリーンシートのシート厚みｔ１、及び、前記外層用セラミックグリーンシートのシート厚みｔ２は、０．５μｍ以上である、製造方法。