CN101861059A - 层叠型陶瓷电子元器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

层叠型陶瓷电子元器件包括：至少表面具有由铁氧体制成的铁氧体层而构成的陶瓷层叠体；以及形成于陶瓷层叠体的表面的外部电极，在该层叠型陶瓷电子元器件中，提高外部电极的接合强度。通过烧成，在成为具有外部电极的层叠型陶瓷电子元器件的半成品的层叠构造物中，使外部电极含有金属氧化物、例如与形成铁氧体的材料相同的材料。在烧成半成品的层叠构造物时，设置在氧分压低于大气中的氧分压的条件下实施烧成的低氧烧成阶段，利用金属氧化物的还原反应，使外部电极和与其接触的铁氧体层之间的化学反应性提高，得到处于牢固的接合状态的外部电极。

Description

层叠型陶瓷电子元器件的制造方法

技术领域

本发明涉及层叠型陶瓷电子元器件的制造方法，特别涉及包括：至少表面具有由铁氧体制成的铁氧体层而构成的陶瓷层叠体、以及形成于该陶瓷层叠体的表面的外部电极的层叠型陶瓷电子元器件的制造方法。

背景技术

作为对于本发明关注的层叠型陶瓷电子元器件，例如有日本专利特开2007-173650号公报(专利文献1)披露的层叠型陶瓷电子元器件。参照图5及图6，说明该专利文献1披露的层叠型陶瓷电子元器件。图5是表示层叠型陶瓷电子元器件1的剖视图，图6是单独表示图5所示的外部电极2的俯视图。

层叠型陶瓷电子元器件1包括具有图5所示的层叠构造的陶瓷层叠体3。在图5中省略图示，但陶瓷层叠体3具有铁磁性铁氧体层被非磁性铁氧体层夹着的层叠构造。在陶瓷层叠体3的内部，例如设置用于形成线圈或布线路径的面内布线导体4或层间连接导体5。

另外，在陶瓷层叠体3的表面，形成外部电极(安装焊盘)2。在专利文献1披露的发明中，为了提高外部电极2对陶瓷层叠体3的接合强度，在外部电极2采用如下结构。外部电极2由第一导体部6及包围其周围的第二导体部7构成。第一导体部6例如由含有Ag这样的导电性金属粉末的导体糊料形成，第二导体部7由对上述导体糊料添加2价的金属氧化物而成的导体糊料形成。然后，对于由这些第一导体部6及第二导体部7制成的外部电极2的烧成，是在为了得到陶瓷层叠体3而烧成的同时进行烧成(co-fire：共烧)。

通过这样形成的外部电极2，在第一导体部6中确保良好的导电性，并利用含有2价的金属氧化物的第二导体部7，与陶瓷层叠体3之间实现牢固的接合状态。

然而，对第二导体部7添加的金属氧化物与构成陶瓷层叠体3的表面的铁氧体的化学反应性比较低，因此，在烧成工序中，第二导体部7中的金属氧化物无法与铁氧体充分反应，不能对第二导体部7中提高对氧化物体3的接合强度的效果有太高期待。专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-173650号公报

发明内容本发明要解决的问题

因此，本发明的目的在于提供一种解决如上所述的问题、可以提高外部电极的接合强度的层叠型陶瓷电子元器件的制造方法。用于解决问题的方法

本发明的制造方法，是面向制造层叠型陶瓷电子元器件的方法，所述层叠型陶瓷电子元器件包括：至少表面具有由铁氧体制成的铁氧体层而构成的陶瓷层叠体；以及形成于陶瓷层叠体的表面且含有金属氧化物的外部电极，所述制造方法包括：通过烧成准备成为具有所述外部电极的层叠型陶瓷电子元器件的半成品的层叠构造物的工序；以及烧成该半成品的层叠构造物的烧成工序，为解决所述技术问题，所述制造方法的特征在于，烧成工序含有低氧烧成阶段，该低氧烧成阶段在氧分压低于大气中的氧分压的条件下实施烧成。

本发明的优选方案是，在所述低氧烧成阶段中，设氧浓度为10体积％以下。

另外，优选的方案是金属氧化物的材料与形成所述铁氧体的材料相同。

另外，优选的方案是，半成品的层叠构造物的外部电极所含有的金属氧化物的含有量在0.1～10重量％的范围内。

另外，优选的方案是，半成品的层叠构造物在内部具有内部布线导体时，使该内部布线导体中不含有金属氧化物。发明的效果

根据本发明，在烧成工序所含有的低氧烧成阶段中，外部电极中的金属氧化物被还原，据此，提高陶瓷层叠体的表面的铁氧体与外部电极之间的化学反应性。其结果是，在烧成后的层叠型陶瓷电子元器件中，提高外部电极对陶瓷层叠体的接合强度。

在低氧烧成阶段中，若设氧浓度为10体积％以下，则可以使外部电极中的金属氧化物的还原反应更可靠地产生。

在金属氧化物的材料与形成构成陶瓷层叠体表面的铁氧体的材料相同时，可以进一步提高构成陶瓷层叠体表面的铁氧体与外部电极之间的化学反应性。

若半成品的层叠构造物的外部电极所含有的金属氧化物的含有量选择在0.1～10重量％的范围内，则可以可靠得到提高化学反应性的效果，并且可以防止外部电极的导电性显著下降。

在半成品的层叠构造物具有内部布线导体时，若使该内部布线导体中不含有金属氧化物，则首先可以提高内部布线导体的导电性。另外，内部布线导体和与其接触的铁氧体部分或者陶瓷部分之间的化学反应性降低，因此内部导体膜与铁氧体部分或者陶瓷部分之间的接合力降低，缓和该接合引起的应力。因而，在内部布线导体例如构成线圈时，利用内部布线导体的高导电性与上述的应力缓和，可以使磁特性提高。另外，由于上述应力缓和，因此烧成工序中从最高温度起的冷却过程中所产生的内部布线导体、与铁氧体部分或者陶瓷部分之间的热膨胀系数差所导致的应力也得到缓和。其结果是，在内部布线导体的周边难以产生裂纹。该效果在内部布线导体的配置密度较高时变得更为显著。

附图说明

图1是表示实施本发明所涉及的制造方法可以得到的层叠型陶瓷电子元器件的一个例子的剖视图。图2是表示为了制造图1所示的层叠型陶瓷电子元器件11而准备的半成品的层叠构造物21的剖视图。图3是表示本发明所涉及的制造方法所含有的烧成工序中的烧成条件的图。图4是表示实施本发明所涉及的制造方法可以得到的层叠型陶瓷电子元器件的其他例子的剖视图。图5是表示本发明关注的以往的层叠型陶瓷电子元器件1的剖视图。图6是单独表示图5所示的外部电极2的俯视图。标号说明11、31层叠型陶瓷电子元器件12、32陶瓷层叠体13、33面内布线导体14、34层间连接导体16、17、36、37主面18、19、38外部电极21半成品的层叠构造物

具体实施方式

图1是表示实施本发明所涉及的制造方法可以得到的层叠型陶瓷电子元器件的一个例子的剖视图。

图1所示的层叠型陶瓷电子元器件11包括陶瓷层叠体12。陶瓷层叠体12是至少表面具有由铁氧体制成的铁氧体层而构成的，可以仅表面具有铁氧体层而构成，也可以整体具有铁氧体层而构成。

在陶瓷层叠体12的内部，设有内部布线导体。内部布线导体大致分为面内布线导体13与层间连接导体14。面内布线导体13是沿着构成陶瓷层叠体12的铁氧体层或者陶瓷层的界面而形成，层间连接导体14是将铁氧体层或者陶瓷层在厚度方向贯穿而设置的。利用特定的面内布线导体13及特定的层间连接导体14来构成线圈15。

在陶瓷层叠体12的表面、即上方主面16及下方主面17上，分别形成外部电极18和19。形成于上方主面16上的外部电极18，是在图1中安装用双点划线所示的片状器件20时使用。形成于下方主面17上的外部电极19，是在将该层叠型陶瓷电子元器件11安装在未图示的母板上时使用。

为了制造这样的层叠型陶瓷电子元器件11，实施如下工序。

首先，通过烧成准备成为具有如上所述的外部电极18和19的层叠型陶瓷电子元器件11的半成品的层叠构造物。图2是用剖视图表示半成品的层叠构造物21。图2中，对与图1所示的要素相当的要素标注同样的标记，省略重复的说明。

半成品的层叠构造物21是采用层叠多个生片(green sheet)的层叠技术而制造的。作为生片，至少准备含有铁氧体的生片。此处，作为铁氧体，可以使用例如NiZn类或者NiMnZn类铁氧体这样的尖晶石型的晶体结构的铁氧体，也可以使用石榴石型等其他晶体结构的铁氧体。作为生片，也可以根据需要准备铁氧体以外的含有陶瓷的生片。

另一方面，准备用于形成面内布线导体13、层间连接导体14以及外部电极18和19的导体糊料。导体糊料例如以Ag、Ag-Pd、Ag-Pt、Cu、Au、Pt、Al等金属粉末为导电材料的主成分，使这样的金属粉末分散在有机媒介物中，成为糊状，在本实施方式中，进一步添加金属氧化物的粉末。

作为金属氧化物，例如可以使用Fe₂O₃、CuO、NiO、ZnO、MnO等，但优选的是与形成上述的生片所含有的铁氧体的材料相同的材料。

另外，优选的是导体糊料中的金属氧化物的含有量为0.1～10重量％。这是因为，在金属氧化物的含有量不到0.1重量％时，化学反应性较低，后述的外部电极18和19的接合强度提高的效果非常低，另一方面，若超过10重量％，则具有该导体糊料而构成的导体的导电性显著降低，容易产生磁特性下降或无法镀膜的问题。

通过准备多片上述生片，使用上述导体糊料在特定的生片上实施印刷，形成面内布线导体13以及外部电极18和19。另外，通过在特定的生片形成贯穿孔并对其填充导体糊料，形成层间连接导体14。

接下来，通过以预定的顺序层叠多个生片并进行压接，可以得到图2所示的半成品的层叠构造物21。在半成品的层叠构造物21中，至少在其表面配置含有铁氧体的生片。

接下来，对半成品的层叠构造物21实施烧成工序。该烧成工序中适用的烧成条件如图3所示。

参照图3，在烧成工序中，在从室温升温直到600℃的期间，成为实施脱粘合剂的脱粘合剂过程。在该脱粘合剂过程之后，从600℃升温到约900℃附近的最高温度，该最高温度维持预定时间的期间为正式烧成过程。正式烧成过程之后，从最高温度降温到室温的期间为冷却过程。通过实施这样的烧成工序，同时烧成(co-fire：共烧)构成半成品的层叠构造物21的生片、面内布线导体13、层间连接导体14以及外部电极18和19，可以得到图1所示的层叠型陶瓷电子元器件11。

上述烧成工序中的正式烧成过程的从600℃升温到最高温度的期间，设为在氧分压低于大气中的氧分压的条件下实施烧成的低氧烧成阶段。更具体而言，在低氧烧成阶段中，利用N₂、H₂、Ar、CO气体等控制为还原性气氛或者低氧气氛。据此，在外部电极18和19中，可以得到牢固的接合状态。其原因如下。

在低氧烧成阶段中，外部电极18和19中的金属氧化物发生还原反应，由于该还原反应，生片中的铁氧体和外部电极18和19间的化学反应性提高，该提高的化学反应性的结果是，外部电极18和19的对陶瓷层叠体12的接合强度提高。特别是，若外部电极18和19中的金属氧化物的成分、与构成位于陶瓷层叠体12的表面的铁氧体层的铁氧体相同，则上述化学反应性的提高导致的接合强度的提高的效果进一步提高。为了进一步充分发挥这样的效果，优选的是上述低氧烧成阶段的氧浓度设为10体积％以下。

另外，除了上述的还原反应导致的化学反应，在陶瓷层叠体12与外部电极18和19之间，生片所含有的生铁氧体材料、与构成外部电极18和19的生导体糊料的各自的烧结利用共烧(co-fire)同时进行。在烧结中，会产生导体糊料向脱粘合剂后成为有孔状态的陶瓷层叠体12的表面的凹部侵入，由于在该状态下进行上述的烧结，因此外部电极18和19与陶瓷层叠体12的接触面积变大。其结果是，可以发挥固着效果，并且化学反应面积增大，由于这些情况，在外部电极18和19中可以得到牢固的接合状态。

另外，在烧成工序中，对于低氧烧成阶段以外，也可以适用大气、低氧气氛及还原性气氛中的任意一种气氛。

另外，在本实施方式中，应该烧成的半成品的层叠构造物21具有外部电极18和19，并采用共烧(co-fire)，该共烧(co-fire)是在为了得到陶瓷层叠体12而进行烧成的同时、将外部电极18和19也进行烧接。因此，与对烧结了的陶瓷层叠体12印刷用于形成外部电极18和19的导体糊料、并进行烧接的后烧的情况比较，由于可以将外部电极18和19、与面内布线导体13同样在对生片的印刷工序中形成，因此简化了工序，并且可以与面内布线导体13的印刷精度具有大致相同的印刷精度来形成外部电极18和19。另外，在后烧的情况下，必须考虑烧结了的陶瓷层叠体12的烧成所引起的形变或收缩的影响来形成外部电极18和19，因此容易产生位置偏离，但在采用共烧时，不必考虑这样的情况，可以具有良好的精度来形成外部电极18和19。

另外，在本实施方式的情况下，由于在用于形成面内布线导体13的导体糊料中也含有金属氧化物，因此可以使面内布线导体13和与其接触的铁氧体层或者陶瓷层之间的接合强度也提高。其结果是，可以抑制在陶瓷层叠体12中产生脱层等构造缺陷，并且提高陶瓷层叠体12的表面的共面性，因此可以提高片状器件20的安装精度。

另外，由于采用共烧，因此烧成次数减少，削减了制造成本。

在以上说明的实施方式中，不仅将含有金属氧化物的导体糊料用于形成外部电极18和19，还用于形成面内布线导体13及层间连接导体14，但作为其他实施方式，作为用于形成面内布线导体13及层间连接导体14的导体糊料，也可以使用不含有金属氧化物的材料。

根据上述其他实施方式，在面内布线导体13及层间连接导体14中可以得到较高的导电性。其结果是，线圈15的磁特性提高。另外，在期望这样的效果时，也可以仅对构成线圈15的面内布线导体13及层间连接导体14，使用不含有金属氧化物的导体糊料。

另外，根据上述其他实施方式，面内布线导体13和与其接触的铁氧体层或者陶瓷层之间的化学反应性变得比较低，无法得到提高接合强度的效果。因此，缓和了在面内布线导体13附近的应力。这也有助于提高线圈15的磁特性。

另外，上述应力缓和的结果，使烧成工序中从最高温度到冷却过程的期间产生的面内布线导体13和与其接触的铁氧体层或者陶瓷层之间的热膨胀系数差所导致的应力得到缓和。其结果是，抑制在面内布线导体13附近产生裂纹。这样的效果特别在线圈15那样的面内布线导体13的配置密度较高的部分，得到更显著的发挥。

图4是表示实施本发明所涉及的制造方法可以得到的层叠型陶瓷电子元器件的其他例子的剖视图。

图4所示的层叠陶瓷电子元器件31包括：至少表面具有由铁氧体制成的铁氧体层而构成的陶瓷层叠体32。在陶瓷层叠体32的内部，形成有面内布线导体33及层间连接导体34，利用特定的面内布线导体33及层间连接导体34构成线圈35。在陶瓷层叠体32的下方主面37上形成外部电极38。在上方主面36上不形成外部电极。

在这样的层叠型陶瓷电子元器件31中，向至少用于形成外部电极38而使用的导体糊料添加金属氧化物。关于其他结构及制造方法，与上述的层叠型陶瓷电子元器件11的情况实际上一样。

另外，在图4所示的层叠型陶瓷电子元器件31中，由于在陶瓷层叠体32的上方主面36上不形成外部电极，因此在陶瓷层叠体32中具有铁氧体层而构成的也可以仅为下方主面37。

Claims (5)

1.一种层叠型陶瓷电子元器件的制造方法，该方法所制造的层叠型陶瓷电子元器件包括：至少表面具有由铁氧体制成的铁氧体层以构成的陶瓷层叠体；以及形成于所述陶瓷层叠体的表面且含有金属氧化物的外部电极，其特征在于，

所述制造方法包括：

通过烧成来准备成为具有所述外部电极的所述层叠型陶瓷电子元器件的半成品的层叠构造物的工序；以及

烧成所述半成品的层叠构造物的烧成工序，

所述烧成工序含有低氧烧成阶段，所述低氧烧成阶段在氧分压低于大气中的氧分压的条件下实施烧成。

2.如权利要求1所述的层叠型陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，

在所述低氧烧成阶段中，设定氧浓度在10体积％以下。

3.如权利要求1或2所述的层叠型陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，

所述金属氧化物的材料与形成所述铁氧体的材料相同。

4.如权利要求1至3中任一项所述的层叠型陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，

所述半成品的层叠构造物中的所述外部电极所含有的所述金属氧化物的含有量在0.1～10重量％的范围内。

5.如权利要求1至4中任一项所述的层叠型陶瓷电子元器件的制造方法，其特征在于，

所述半成品的层叠构造物在其内部具有内部布线导体，以使该内部布线导体中不含有金属氧化物。

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