JP2003151852A

JP2003151852A - 積層セラミック電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP2003151852A
Application number: JP2001351155A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Otsuka; 淳大塚; Junichi Ito; 淳一伊藤; Manabu Sato; 学佐藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2003-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックグリーンシートの多層化及び薄型
化に拘わらず、反り等の不具合が生じにくい積層セラミ
ック電子部品を提供する。【解決手段】セラミックグリーンシート５に積層形成
する配線パターン層６用の第二導電体粉末は、金属粉末
粒子ＭＰのみから構成されていると、セラミックに適合
した焼成温度では、金属粒子間における拡散や粒子の溶
融により収縮が急激に進行し、反り等を招くことにつな
がる。しかしながら、５００ｎｍ以下の平均粒径を有す
る無機化合物粉末粒子ＣＰを含有させると、該セラミッ
クグリーンシート５を積層体３０となして焼成する際
に、配線パターン層６の焼成収縮を適度に遅らせること
ができる。その結果、前記した反り等の発生を効果的に
抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば積層コン
デンサ、積層インダクタ、積層コンデンサ内蔵基板、積
層モジュール基板等として好適に使用される積層セラミ
ック電子部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような積層セラミック電子部品
（例えば積層セラミックコンデンサ）は、従来、セラミ
ックグリーンシートと配線パターン層とが交互に積層さ
れた積層グリーン体を作製し、この積層セラミックグリ
ーン体を同時焼成することにより製造している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
グリーンシートと配線パターン層とを積層体の形で同時
焼成しようとした場合、その焼成温度は当然、セラミッ
クの焼成が十分に進行する温度域に設定される。他方、
配線パターン層は金属粉末により形成されるが、金属粉
末は通常、セラミックよりも低温域で焼成が開始する。
すなわち、積層体を焼成する際には、セラミックグリー
ンシートと配線パターン層との間で焼成温度域に差があ
るため、金属を主体とする配線パターン層の焼成が、セ
ラミックグリーンシートの焼成よりも常に先んじる傾向
にある。

【０００４】配線パターン層は焼成が開始すると面内方
向に大きく収縮する。他方、セラミックグリーンシート
は焼成温度域に到達していないため、収縮は未だほとん
ど進行していない状態である。この収縮量の差により、
図１３に示すように、未収縮のセラミックグリーンシー
ト５は配線パターン層６に引っ張られる形で反りを生じ
やすくなる。その結果、得られる部品の表面に凹凸や曲
がりなどの不具合が生じやすくなる問題がある。セラミ
ックグリーンシート５の焼成が進行すれば、このような
反りはある程度は減少するものの、ある程度の残留は避
けがたい。

【０００５】今日、積層電子部品には、さらなる高性能
化、高集積化及び小型化（薄型化）が求められており、
シートの積層数増大と薄型化とが一層推し進められよう
としている。シートの積層数が多くなるほど、上記のよ
うな収縮不均一の影響を受けやすくなり、セラミックグ
リーンシートが薄くなることも加重されて、焼成後の積
層部品に反り等の不具合が出やすくなる。特に、配線部
として大面積の電極が形成される積層セラミックコンデ
ンサの場合は、この傾向が著しい。そして、このような
反りの発生を防ぐために、製造における個々の工程を高
精度に管理する必要があり、また焼成後における部品の
品質検査の負担、不合格品を排除することによる歩留ま
り低下等のために、製造コストの上昇を招きやすく、こ
のようなことがコストダウンを図る上での障害となる。

【０００６】この発明は、高性能化・薄型化が求められ
る積層セラミック電子部品において、セラミックグリー
ンシートの多層化及び薄型化に拘わらず、反り等の不具
合が軽減し、品質の向上及びコストの低減を図ることを
直接の課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記の課
題を解決するために、本発明の積層セラミック電子部品
の製造方法は、第１のベース部用セラミックグリーンシ
ートと第２のベース部用セラミックグリーンシートとの
間に、複数の積層用セラミックグリーンシートと配線パ
ターン層とが交互に積層され、かつ、２以上の積層用セ
ラミックグリーンシートの積層部を貫くように形成され
たビアホール内に、積層された複数の配線パターン層の
少なくとも１つと、焼成後において電気的に導通するこ
ととなるビア電極を形成した積層グリーン体を作製する
工程と、その積層グリーン体を焼成する工程とを含み、
配線パターン層を形成する第２粉末は、金属粉末と、平
均粒径が５００ｎｍ以下の無機化合物粉末とを含有し、
さらに、ビア電極を形成する第１粉末は無機化合物粉末
を含有しないか、又は第２粉末よりもその含有率が低く
されたことを特徴とする。

【０００８】本明細書では、「ビア電極」と「配線パタ
ーン層」の両名称（及びその下位概念）を、便宜的に焼
成前の状態と焼成後の状態の双方に共通に用いている。
また、本明細書において「主成分」とは、その成分の重
量含有率が、他の成分の重量含有率の合計よりも高くな
っているものをいい、「２以上の成分が主成分である」
とは、それら成分の合計が、他の成分の重量含有率の合
計よりも高くなっていることをいう。さらに、無機化合
物粒子の平均粒径は、組織断面の走査型電子顕微鏡観察
画像において観察される１次粒子の、粒子外形線に外接
する最小間隔の平行線距離ｄ１と最大間隔の平行線距離
ｄ２との相加平均値を粒径と定義したときの、その平均
値を意味するものとする。

【０００９】上記本発明の方法においては、配線パター
ン層用の第２粉末が、例えば図１４に示すように、金属
粉末等からなる導電性粉末粒子（以下、金属粉末で代表
させ、第２金属粉末という）：３１０のみから構成され
ていると、セラミックに適合した焼成温度では、金属粉
末粒子間における拡散や粒子の溶融により収縮が急激に
進行し、図１３に示すような反り等を招くことにつなが
る。しかしながら、図１５に示すように、上記粒径の無
機化合物粉末粒子３１５を含有させると、該セラミック
グリーンシートを積層体となして焼成する際に、無機化
合物粉末粒子３１５が金属粉末粒子３１０間の拡散を阻
害し、また、無機化合物粉末粒子３１５が金属粉末粒子
３１０の空間的な占有を排除することも手伝って、配線
パターン層の焼成収縮を適度に遅らせることができる。
その結果、前記した反り等の発生を効果的に抑制するこ
とができる。また、上記の製法によれば、ビア電極は、
当該ビア電極により接続される配線パターン層間の誘電
体セラミック層内に位置する部分が少なくとも、無機化
合物粉末を含有しないか又は配線パターン層よりも無機
化合物粉末の含有率が低くなるように形成される。その
結果、ビア電極の導電性が大幅に向上する。

【００１０】具体的には、ビア電極の一部を、第１のベ
ース部用セラミックグリーンシートと第２のベース部用
セラミックグリーンシートとの少なくともいずれかの表
面に形成されるフリップチップ型表面実装用端子に導通
させ、積層セラミック電子部品を表面実装型部品として
製造することができる。電子機器、特に携帯電話や通信
用基板等の通信機器は、近年小型化への志向が特に著し
く、基板上の実装スペースを節約でき、かつ部品載置後
にはんだリフロー処理するだけで実装が可能なフリップ
チップ型表面実装型部品の採用が急速に進んでいる。小
型のフリップチップ型表面実装型部品の場合、わずかな
部品の反りや凹凸なども、形成されるフリップチップ型
表面実装用端子のコプラナリティーなど、端子の接合精
度を支配する因子に大きく影響し、不良に直結する問題
がある。そこで本発明の製造法を適用することにより、
こうしたフリップチップ型表面実装型部品の反り等を効
果的に軽減することができ、ひいては、小型化を推し進
めた場合においても不良率を大幅に減ずることができ、
歩留まり向上に寄与する。また、コンデンサ電極を接続
するビア電極は、前記した通り誘電体セラミック層内に
位置する部分が少なくとも、無機化合物粉末を含有しな
いか又は配線パターン層よりも無機化合物粉末の含有率
が低くなるように形成されるので、その導電性が大幅に
向上し、コンデンサの寄生インダクタンスを軽減する上
でも有利となる。該効果は、高周波用（例えば周波数１
ＧＨｚ以上）のコンデンサに本発明を適用した場合に、
特に顕著である。

【００１１】例えば、表面実装型部品は、以下のように
して表面実装型積層セラミックコンデンサとして製造す
ることができる。すなわち、配線パターン層が積層用セ
ラミックグリーンシートを介して対向する第１及び第２
のコンデンサ電極を含み、ビア電極が、第１のコンデン
サ電極と電気的に導通し第２のコンデンサ電極とは導通
しない第１導通型ビア電極と、第２のコンデンサ電極と
電気的に導通し第１のコンデンサ電極とは導通しない第
２導通型ビア電極とを含むものとして形成する。そし
て、フリップチップ型表面実装用端子を、第１導通型ビ
ア電極と第２導通型ビア電極とのいずれかに選択的に導
通するものとして形成する。積層セラミックコンデンサ
は配線パターン層をなすコンデンサ電極が比較的大面積
であり、しかも層厚方向に多数のコンデンサ電極が積層
配置されるので、個々のコンデンサ電極層の焼成収縮時
に生ずる反り等が累積しやすく、前記不具合がより生じ
やすい。従って、本発明適用による波及効果が特に大き
い。

【００１２】配線パターン層の形成に使用される第２粉
末は、含有される金属粉末（以下、第２金属粉末とい
う）の平均粒径を０．１〜３μｍとすることが望まし
い。これにより、第２粉末に配合する無機化合物粉末、
すなわち焼成後の配線パターン層中の無機化合物粒子の
平均粒径を５００ｎｍ以下とすることとも相俟って、無
機化合物粉末による金属粉末の焼成収縮抑制効果を、層
全体にわたって均一に発現させることができ、ひいては
反り等の発生をより効果的に抑制することができるよう
になる。無機化合物粉末の平均粒径を５００ｎｍ以下と
しているのは、上記反り等の不具合を効果的に防止する
ための無機化合物粉末による金属粉末粒子の焼成収縮抑
制が効果的に得られるためである。無機化合物粉末の平
均粒径が５００ｎｍを超えると、無機化合物粉末の粒子
数が少ないため焼成収縮抑制効果の発現が損なわれ、反
り防止効果を十分に達成できなくなる。また、第２金属
粉末より大きくては均質な分散性が得られないため、同
様に十分な焼成収縮抑制効果が得られない。一方、無機
化合物粉末の平均粒径の下限値については特に制限はな
いが、極度に粒径の小さい粉末は凝集を起こしやすく、
均一分散を図る上での限界が存在することがあり、また
価格の高騰も招きやすい。これらのことを考慮して、無
機化合物粉末の平均粒径は、例えば５ｎｍ程度を下限値
の目安として設定することが望ましい。

【００１３】第２金属粉末の平均粒径を０．１〜３μｍ
としているのは、厚さ数μｍ以下の薄い配線パターン層
でも均一に形成できるようにするためである。第２金属
粉末の平均粒径が３μｍを超えると表面粗さが悪化し、
細線部での抵抗の増大や高周波領域での表皮効果による
インピーダンス増大（ひいては高周波信号の伝送損失の
増大）、さらには導通不良をもたらし、また、薄いセラ
ミック層では耐電圧等の低下や最悪の場合、貫通による
ショート不良が生じる。平均粒径を０．１μｍ以下とす
ると焼成収縮量が増大するだけでなく、ハンドリング性
の悪さや価格的なデメリットも生じる。

【００１４】第２粉末に含有される無機化合物粉末は、
平均粒径が望ましくは１００ｎｍ以下、さらに望ましく
は平均粒径が５０ｎｍ以下であることが、配線パターン
層の収縮抑制効果を均一に発現させ、反り等の不具合を
防止する上でより好都合である。また、第２粉末に含有
される無機化合物粉末は、第２粉末中の配合比率を、例
えば０．５〜３０質量％に調整することが望ましい。該
配合比率が０．５質量％未満では配線パターン層の収縮
抑制効果が十分でなくなり、３０質量％を超えると得ら
れる配線パターン層の導電率が十分に確保できなくなる
問題を生ずる。

【００１５】次に、ビア電極を形成する第１粉末中の導
電性粉末（以下、金属粉末で代表させ、第１金属粉末と
いう）の平均粒径を２〜２０μｍとやや大きくするの
は、ビアホール内への充填率を高め、緻密で導電率の高
いビア電極を形成しやすくするためである。第１金属粉
末の平均粒径が２μｍ未満ではビア電極内の粉末充填密
度が不足して、緻密なビア電極が得られなくなったり、
過度の収縮によりビア電極がビアホール内周面から剥離
したりする不具合につながる。他方、第１金属粉末の平
均粒径が２０μｍを超えると焼結性が損なわれ、緻密な
ビア電極が得られなくなる不具合につながる。第１金属
粉末の平均粒径は、より望ましくは５〜１０μｍの範囲
で調整するのがよい。

【００１６】なお、ビア電極は、配線パターン層ほどに
は焼成収縮のタイミングの不整合は問題となりにくいた
め、焼成収縮制御を配線パターン層ほどには考慮する必
要がない。そのため、なるべく高い導電率を得ることが
できるようにするために、用いる第１粉末は第２粉末よ
りも無機化合物粉末の含有率が低くされたものとする
か、又は無機化合物粉末を含有しないのがよい。

【００１７】セラミックグリーンシートを構成する誘電
体セラミックスの好例としては、アルミナ含有量を９８
％以上としたアルミナ質セラミックス、ムライト質セラ
ミックス、窒化アルミニウムセラミックス、窒化珪素セ
ラミックス、炭化珪素セラミックスおよびガラスセラミ
ックス等、高周波領域においても誘電損失が小さい材質
が本発明に好適に使用される。特に、低抵抗で高周波で
の信号の損失の少ないＣｕ，Ａｇ等の低融点金属を導体
層に使用できる点において、ガラスとガラス以外のセラ
ミックフィラーとの複合材料（以下、これをガラスセラ
ミックという）を使用することが望ましい。また、高周
波における誘電体損失が少ないという点において、高純
度アルミナ質セラミックスを使用することが望ましい。
また、他の誘電体セラミック層の材質としては、強誘電
性ペロブスカイト型酸化物を使用できる。これは、ＡＴ
ｉＯ_３（Ａ：アルカリ土類金属元素）の化学式で表さ
れ、Ａのサイトを、アルカリ土類金属元素であるＢａま
たは、Ｂａと、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒのうち１種もしくは２
種以上とより構成したもの、さらには、上記ＡＴｉＯ _３
のＴｉサイトの一部をＺｒもしくはＨｆで置換したも
の、または、ＰｂＴｉＯ _３もしくは、ＰｂＴｉＯ_３とＰ
ｂＺｒＯ_３との固溶体であるＰＺＴ、もしくは、ＫＮｂ
Ｏ_３などを挙げることができる。このような強誘電体酸
化物としては、構成元素が少ないほど組成比が安定した
状態で充填層に分散形成され、結果として安定した結晶
形成、ひいては上記した誘電率向上の機能がさらに高め
られると考えられる。さらに、室温付近における誘電率
および環境性を考慮すれば、特にＢａＴｉＯ_３が好適で
ある。

【００１８】配線パターン層及びビア電極を形成するた
めの金属粉末の上記材質は、セラミックスとの同時焼結
性を考慮して選定する必要があり、特に前記したセラミ
ックスとの同時焼結性を考慮する場合は、Ａｇ、Ａｕ、
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ及びＰｄから選ばれる１種又は２種以
上を主成分とするものを使用することが望ましい。

【００１９】次に、第２粉末に含有される第１無機化合
物粉末としては、酸化アルミニウム、二酸化珪素及び酸
化チタンの少なくとも１種からなるものを特に好適に使
用することができる。

【００２０】一方、第２粉末中に配合する無機化合物粉
末は、セラミックグリーンシートを構成する誘電体セラ
ミック粉末からなる第２無機化合物粉末を含有させるこ
とができる。このような第２無機化合物の使用により、
焼成後の誘電体セラミック層と配線パターン層との線膨
張係数を近づけることができ、特に焼成後に冷却する際
の、誘電体セラミック層と配線パターン層との層間剥離
等を抑制する効果も合わせて得られる。例えば、誘電体
セラミックが強誘電性ペロブスカイト型酸化物を含有す
るものである場合、第２無機化合物粉末を、強誘電性ペ
ロブスカイト型酸化物粉末を含有するものとすること
で、上記の効果をより顕著なものとすることができる。

【００２１】無機化合物粉末は、酸化アルミニウム、二
酸化珪素及び酸化チタンの少なくとも１種からなる第１
無機化合物粉末と、セラミックグリーンシートを構成す
るセラミック粉末である第２無機化合物粉末とのうち、
少なくとも一方を含むものとして構成すればよく、両者
を単独で用いることもできるし、両者を配合して用いる
こともできる。第１無機化合物粉末は、第２無機化合物
粉末よりも平均粒径が小さいものを使用することができ
る。第２無機化合物粉末は上記の通りセラミックグリー
ンシートを構成する誘電体セラミック粉末を使用するの
で、セラミックグリーンシートの生産性を考慮して平均
粒径の下限値をそれほど小さくすることができない。し
かしながら、第１無機化合物粉末にはそのような制限が
なく、第２無機化合物粉末よりも粒径の小さなものを使
用することで、配線パターン層中への分散効果、ひいて
は前記の焼成収縮抑制効果を一層高めることができる。

【００２２】次に、上記のセラミックグリーンシート
は、第１主表面に配線パターン層が形成され、該第１主
表面と対向して位置する第２主表面が剥離可能な樹脂フ
ィルムにて覆われてなるものとすることができる。

【００２３】上記のような樹脂フィルムは、樹脂フィル
ムは、セラミックグリーンセラミックグリーンシートを
形成する際に用いたキャリアフィルム（例えばドクター
ブレード法にて形成する際のキャリアフィルム）を流用
することで、樹脂フィルム付セラミックグリーンシート
を簡単に製造できる。この場合、ビアホールは、セラミ
ックグリーンシートを樹脂フィルムとともに貫通する形
態で形成すればより能率的である。

【００２４】特に薄いセラミックグリーンシートを用い
る場合、樹脂フィルムをセラミックグリーンシートより
も厚く形成しておくと、セラミックグリーンシートのハ
ンドリング性改善効果がより顕著である。一例として、
セラミックグリーンシートの厚さが１〜２５μｍの場
合、樹脂フィルムの厚さは１５〜８０μｍに調整するこ
とが望ましい。樹脂フィルムの厚さが１５μｍ未満では
樹脂フィルム付セラミックグリーンシートのハンドリン
グ性改善効果が不十分となり、８０μｍを超える厚さで
はハンドリング性改善効果が飽和して素材の無駄が多く
なるほか、樹脂フィルムの剛性が高くなり、セラミック
グリーンシートから剥がしとる際にセラミックグリーン
シートの一部が樹脂フィルムに付着した形で抉り取られ
たりする不具合を生ずる場合がある。樹脂フィルムの厚
さは、より望ましくは２０〜５０μｍの範囲で調整する
のがよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に示す実施例を参照して説明する。図７は、本発明の
適用対象となる積層セラミック電子部品の一実施例たる
表面実装型積層セラミックコンデンサ（以下、単にコン
デンサともいう）４０の断面構造を示すものである。該
コンデンサ４０は、誘電体セラミック層５と配線パター
ン層６とが交互に積層されるとともに、誘電体セラミッ
ク層５を隔てて対向する配線パターン層６が、誘電体セ
ラミック層５を貫くビア電極８，８’により電気的に接
続された構造を有する。配線パターン層６は、誘電体セ
ラミック層５を介して対向する第１及び第２のコンデン
サ電極６ａ，６ｂを含み、ビア電極８，８’が、第１の
コンデンサ電極６ａと電気的に導通し第２のコンデンサ
電極６ｂとは導通しない第１導通型ビア電極８と、第２
のコンデンサ電極６ｂと電気的に導通し第１のコンデン
サ電極６ａとは導通しない第２導通型ビア電極８’とを
含む。そして、第１導通型ビア電極８と第２導通型ビア
電極８’とには、それぞれこれらに選択的に導通するフ
リップチップ型の表面実装端子３１が、コンデンサ４０
の片側の主表面に形成され、それぞれ表面実装用の金属
バンプ３２が設けられている。

【００２６】ビア電極８，８’と配線パターン層６はい
ずれもＡｇ、ＡｇＰｔ、ＡｇＰｄ、Ａｕ、Ｎｉ及びＣｕ
からなる金属にて構成される。配線パターン層６は、図
９〜図１１に示すように、平均粒径が５００ｎｍ以下
（望ましくは１００ｎｍ以下、さらに望ましくは５０ｎ
ｍ以下）の無機化合物粒子３１７あるいは３１６が、上
記金属からなる金属相３１３中に分散した組織を有す
る。他方、図７において、ビア電極８，８’の、当該ビ
ア電極８，８’により接続される配線パターン層６，６
間の誘電体セラミック層５内に位置する部分（以下、主
要部ともいう）８ａが少なくとも、は、無機化合物粒子
を含有しない金属相のみからなる組織を有する。配線パ
ターン層６が、平均粒径が５００ｎｍ以下の無機化合物
粒子が金属相中に分散した組織を有することにより、反
り等の不具合が軽減された高品質の表面実装型積層セラ
ミックコンデンサ４０が実現される。他方、ビア電極
８，８’は、主要部８ａが無機化合物粉末を含有しない
ものとして形成されるので、導電性が大幅に向上し、ひ
いてはコンデンサ４０の寄生インダクタンス軽減に有効
である。

【００２７】以下、本発明による上記コンデンサ４０の
製造工程の一例について説明する。コンデンサ４０はセ
ラミックグリーンシートを用いて製造される。該害セラ
ミックグリーンシートは、以下のようなドクターブレー
ド法により製造することができる。まず、誘電体セラミ
ックからなる原料セラミック粉末（例えば、ガラスセラ
ミック粉末の場合、ホウケイ酸ガラス粉末とＢａＴｉＯ
_３等のセラミックフィラー粉末との混合粉末：平均粒径
は０．３〜１μｍ程度）に溶剤（アセトン、メチルエチ
ルケトン、ジアセトン、メチルイソブチルケトン、ベン
ゼン、ブロムクロロメタン、エタノール、ブタノール、
プロパノール、トルエン、キシレンなど）、結合剤（ア
クリル系樹脂（例えば、ポリアクリル酸エステル、ポリ
メチルメタクリレート）、セルロースアセテートブチレ
ート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルブチラールなど）、可塑剤（ブチルベンジルフタレー
ト、ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、フタル
酸エステル、ポリエチレングリコール誘導体、トリクレ
ゾールホスフェートなど）、解膠剤（脂肪酸（グリセリ
ントリオレートなど）、界面活性剤（ベンゼンスルホン
酸など）、湿潤剤（アルキルアリルポリエーテルアルコ
ール、ポチエチレングリコールエチルエーテル、ニチル
フェニルグリコール、ポリオキシエチレンエステルな
ど）などの添加剤を配合して混練し、スラリーを作る。

【００２８】図８に示すように、容器３０１の開放底
を、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムから
なるキャリアフィルム３０２にて塞ぎ、容器３０１内に
上記のスラリー３０３を充填する。キャリアフィルム３
０２は、容器３０１に対し面内長手方向に所定速度で送
出可能とされる一方、容器３０１の該送出方向前方側の
側壁部にはドクターブレード３０４が配置され、その下
縁と、キャリアフィルム３０２との間には一定量の隙間
３０５が形成されている。この状態でキャリアフィルム
３０２の送出を開始すると、キャリアフィルム３０２上
にはドクターブレード３０４により隙間３０５に対応し
た厚さに擦り切られる形で、スラリー塗布層３０６が形
成される。そして、その送出方向下流側には乾燥チャン
バ３０７が配置され、キャリアフィルム３０２上のスラ
リー塗布層３０６は、このチャンバ３０７内に流通され
る温風３０８に暴露されることにより溶媒が蒸発し、セ
ラミックグリーンシート３０９となる。この工程からも
明らかな通り、セラミックグリーンシート３０９は、片
側の主表面にキャリアフィルム３０２が一体化された連
続ストリップ形態で得られ、適当な寸法に切断されて、
積層電子部品の製造に供される。

【００２９】なお、本実施形態では、セラミックグリー
ンシート３０９の厚さが３〜２５μｍとされ、キャリア
フィルム３０２（樹脂フィルム）の厚さは３０〜５０μ
ｍとされている。

【００３０】次に、ビア電極形成用の第１粉末の印刷用
ペースト（以下、ビア電極用ペーストという）を調製す
る。図１２に示すように、使用する金属粉末３１２は、
例えばＡｇ、ＡｇＰｔ、ＡｇＰｄ、Ａｕ、Ｎｉ及びＣｕ
のいずれかにより構成され、平均粒径が２〜２０μｍの
範囲で調整されたものである。この金属粉末３１２に、
ブチルカルビトール等の有機溶剤を、適度な粘度が得ら
れるように配合・調整することによりビア電極用ペース
トが得られる。本実施形態ではＡｇ、ＡｇＰｄ、ＡｇＰ
ｔを用いた。

【００３１】他方、配線パターン層形成用の第２粉末の
印刷用ペースト（以下、配線パターン層用ペーストとい
う）を調製する。図９〜図１１に示すように、使用する
金属粉末３１１は、例えば金属粉末３１２と材質は同じ
であるが、平均粒径が０．１〜３μｍと小さく調整され
たもである。この金属粉末３１１に、平均粒径５００ｎ
ｍ以下（望ましくは１００ｎｍ以下、さらに望ましくは
５０ｎｍ以下）の無機化合物粉末を０．５〜３０重量％
の範囲にて配合し、さらに、エチルセルロース等の有機
バインダと、ブチルカルビトール等の有機溶剤を、適度
な粘度が得られるように配合・調整することにより配線
パターン層形成用が得られる。

【００３２】無機化合物粉末は、図９に示すように、セ
ラミックグリーンシート３０９の原料セラミック粉末を
第２種無機化合物粉末３１６として使用してもよいし、
図１０に示すように、第２種無機化合物粉末３１６とと
もに、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、二酸化珪素
（ＳｉＯ_２）及び酸化チタン（ＴｉＯ_２）の少なくとも
１種からなる第１種無機化合物粉末（平均粒径１００ｎ
ｍ以下、望ましくは５０ｎｍ以下）３１７を配合して使
用してもよい。さらに、図１１に示すように、第１種無
機化合物粉末３１７を単独で使用してもよい。これらの
無機化合物粉末は、いずれも焼成時において金属粉末３
１１が収縮して配線パターン層の金属マトリックス３１
３となる際に、その焼成収縮を抑制する働きをなす。こ
の焼成抑制効果に特に優れるのは、第１種無機化合物粉
末３１７を単独で使用した図１１の態様、及び第２種無
機化合物粉末３１６と配合して使用する図１０の態様で
ある。

【００３３】上記セラミックグリーンシート３０９及び
金属ペーストを用い、コンデンサ４０は以下のようにし
て製造することができる（以下、説明を容易にするた
め、焼成前の各部の符号及び名称を、焼成後のコンデン
サ４０の各部の符号ないし名称にて代用する）。図１
は、その工程の概略を示すもので、（ａ）に示すよう
に、第２のベース部用セラミックグリーンシート２１を
用意する一方、それよりも薄い積層用セラミックグリー
ンシート５を別途用意し、それぞれ複数のビアホール４
を同じ位置に形成するとともに、各ビアホール４内にビ
ア電極用ペーストを充填してビア電極８を形成してお
く。また、セラミックグリーンシート５の片面には、各
ビア電極８に導通する形で、配線パターン層としての内
部電極６（以下、第１及び第２のコンデンサ電極６ａ，
６ｂを総称する名称として使用する）、配線パターン層
用ペーストを用いて印刷形成しておく。次に、（ｂ）に
示すように、これら積層用セラミックグリーンシート５
を第２のベース部用セラミックグリーンシート２１上に
順次積層する。そして、（ｃ）に示すように、ビアホー
ル２内にビア電極３を形成した第１のベース部用セラミ
ックグリーンシート１を重ね合わせて圧着し、最終的に
必要とする所定数Ｎのセラミックグリーンシート５（こ
れにベース部用のセラミックグリーンシート１及び２１
が加わる）と所定数の配線パターン層とを交互に積層し
てなる積層グリーン体３０を作製する。その後、（ｄ）
に示すように、ベース用のセラミックグリーンシート１
に形成されたビア電極３の上に実装パッド３１のパター
ンを形成し、さらに積層グリーン体３０の焼成後にパッ
ド３１上に金属バンプ３２を形成することにより、面実
装型積層セラミックコンデンサ４０が得られる。

【００３４】図２は、第１のベース部用セラミックグリ
ーンシート１の製造工程をより詳しく示す図である。図
８の方法により得られたセラミックグリーンシート３０
９を、キャリアフィルム３０２ごと所定長に切断する。
切断されたキャリアフィルム３０２はバックテープ１１
となり、これと一体化されたセラミックグリーンシート
１を得る。このセラミックグリーンシート１は、積層用
のセラミックグリーンシート５以上の厚みを有する（例
えば２〜５倍程度の厚み）ものとされる。次に（２）に
示すように、そのバックテープ付のベース部用セラミッ
クグリーンシート１に、金型、数値制御のパンチング手
段あるいはレーザ孔開け装置等のビア形成手段により、
所定のパターンで複数のビアホール２を形成する。さら
に（３）で、そのビアホール２に、前記したビア電極用
ペーストを、例えば穴埋め印刷により充填して固化させ
ることにより、ビア電極３を形成する。なお、第２のベ
ース部用セラミックグリーンシート２１は、ビアホール
の穿孔とビア電極充填を行わない以外は、第１のベース
部用セラミックグリーンシート１と同様に製造される。

【００３５】また、図３の（１）に示すように、積層用
のセラミックグリーンシート５を用意する。これは上述
と同様のバックテープ（キャリアフィルム）１１を有
し、ベース用のシートより薄く形成されたものである。
さらに図３の（２）に示すように、上述のようなビア形
成手段により積層用のセラミックグリーンシート５の所
定の位置にビアホール４を形成する。次に（３）に示
すように、ビア電極用ペーストをビアホール４内に、例
えば穴埋め印刷により充填することにより、ビア電極８
を形成する。そして、（４）に示すように、そのビアホ
ール４が開けられたセラミックグリーンシート５のバッ
クテープ１１とは反対側のシート面（主表面）に、前記
した配線パターン層ペーストを、例えばスクリーン印刷
により所定のパターンで塗布することにより所定パター
ンの内部電極６（第１のコンデンサ電極６ａ）を形成す
る。

【００３６】また、同様に（５）〜（６）に示すよう
に、積層用の別のセラミックグリーンシート５に、ビア
ホール４を導電ペーストで埋めてビア電極８を形成し、
さらに（４）とは別の配置パターンで内部電極６（第１
のコンデンサ電極６ｂ）を形成する。つまり、シートに
対する第１の配置パターンで内部電極６を保持するビア
電極付の第１のセラミックグリーンシート５（図２の
（４））と、シートに対する第２の配置パターンで内部
電極６を保持する、ビア電極付の第２のセラミックグリ
ーンシート５（図２の（６））とを作製する。

【００３７】これら２種類のものを交互に重ねることに
より、セラミックグリーンシート５と内部電極６とを交
互に積層することができる。ここで、セラミックグリー
ンシートは内部電極６の間に介在すべき誘電体としての
機能と、２種類の内部電極（つまり、第１及び第２のコ
ンデンサ電極６ａ，６ｂ）をその種類毎に区別して保持
（担持）する保持体ないし担持体の役割を果たす。

【００３８】そして、図４のように、ビア電極８が形成
されるとともにバックテープ１１とは反対側のシート面
にそれぞれ内部電極６が形成された積層用のセラミック
グリーンシート５を、第２のベース部となるセラミック
グリーンシート２１上に複数枚積層する。より詳しく
は、第２のベース部となるセラミックグリーンシート２
１のバックテープ１１とは反対側のシート面に、積層用
のセラミックグリーンシート５の片面に形成された内部
電極６が対面するように、セラミックグリーンシート５
を圧着する。次にその圧着されたセラミックグリーンシ
ート５のバックテープ１１を剥がした後、その剥がした
後のシート面に次のセラミックグリーンシート５を、自
身の片面に形成された内部電極６が対面するようにして
圧着する。

【００３９】以下同様にして、セラミックグリーンシー
ト５を、各内部電極６を交互に挟み込んでラミネートす
るように順次圧着していき（図５参照）、予定された積
層数に達すれば、図６に示すように、第１のベース部と
なるセラミックグリーンシート１を積層・圧着すること
により、積層グリーン体３０を得る。これらビア電極８
（ビア電極形成用導電部とも言える）は、積層グリーン
体３０の厚さ方向（積層方向）にお互いに連結して適数
本の連結（集合）ビア電極８を構成し、さらにこれらの
ビア電極が、第１のベース部となるセラミックグリーン
シートのビア電極３とも電気的に接続されて、積層グリ
ーン体３０の片側の主表面に露出したビア電極８，８’
となる。これらは通常２グループ、具体的にはコンデン
サの正極・負極の各グループに分けることができる。そ
の一方が第一導通型ビア電極８であり、他方が第二導通
型ビア電極８’である。図６に示すように、これらビア
電極８，８’に導通する内部電極６（６ａ，６ｂ）は、
セラミックグリーンシート５を介して絶縁形態にて部分
的に対向することにより、コンデンサ構造を形成してい
る。

【００４０】図６においては、さらに露出するビア電極
３に対して、後の金属バンプの形成のための実装パッド
３１を、所定の導電ペースト、例えば前述のビア電極や
内部電極と同様な導電ペーストを用いてスクリーン印刷
等により印刷する。このような積層グリーン体３０を必
要に応じて所定のグリーンチップの形状に切断した後、
これを所定の温度と雰囲気中で脱脂・焼成し、図７に示
す積層セラミックコンデンサの積層焼成体４０を得る。
焼成後には、その積層焼成体４０のパッド３１上に、必
要な金属バンプ３２、例えばハンダバンプを形成し、積
層セラミックコンデンサチップ（部品）とする。

【００４１】この焼成に際して、内部電極６（配線パタ
ーン層）を形成する配線パターン層用ペーストには、前
記した平均粒径の無機化合物粉末が配合されており、図
１６に示すように、内部電極６の収縮に適度で均一な遅
れが生ずるとともに、最終的な収縮量も抑制される。そ
の結果、図１３に示すようなセラミックグリーンシート
５との間の収縮差に基づく反りの発生が抑制され、焼成
後の積層セラミックコンデンサチップに反りや凹凸など
の不具合が発生することが効果的に防止される。積層セ
ラミックコンデンサの場合、内部電極６の面積が大きい
ので、焼成時におけるセラミックグリーンシート５との
間の収縮挙動の差の影響を受けやすく、本発明の適用に
よる波及効果は特に大きい。他方、ビア電極３，８は無
機化合物粉末を含有しないビア電極用ペーストが使用さ
れ、その金属粉末の粒径も配線パターン層用ペーストよ
りは大きく設定されてビアホール内への充填率も高めら
れるから、導電性が良好である。

【００４２】上記の工程では、図３に示すように、積層
用のグリーンシート５のビアホール４へのペースト充填
を行ってから、ビアホール４の領域を包含する形で配線
パターン層（内部電極）６を形成していた。従って、図
２０に示すように、縦に連なったビア電極８の、ビア電
極に接続される配線パターン層（第１及び第２のコンデ
ンサ電極６ａ，６ｂ）から伸びる仮想の延長帯と交差す
る部分（以下、交差電極部という）８ｂは、配線パター
ン層６と同様に、平均粒径が５００ｎｍ以下の無機化合
物粒子３１５が金属相中に分散した組織を有するものと
なる。この構造は、配線パターン層（内部電極）６，６
間の個々のビア電極部分が、ペーストを逐次的に充填す
るために高密度化される利点がある。しかし、交差電極
部８ｂには無機化合物粒子３１５が含有されるので、ビ
ア電極の導電性改善の観点においてこの点が多少不利に
作用する。

【００４３】他方、図１７（ａ）に示すように、配線パ
ターン層（内部電極）６は形成し、ビアホール４は充填
しない状態のグリーンシート５（及びグリーンシート２
１，１）を先にまとめて積層しておき、（ｂ）に示すよ
うに、その一体化されたビアホール４にペーストＰを一
括充填してビア電極８とすることもできる（（ｃ）参
照）。さらに実装用パッド３１を形成し（詳細な構造は
図１８に示す）、これを焼成した後金属バンプ３２を設
ければ、（ｄ）に示すコンデンサ４０が得られる（詳細
な構造は図１９に示す）。この場合、配線パターン層
（内部電極）６よりも後にビア電極８が一括形成される
ので、図２１に示すように、縦に連なったビア電極８
の、該ビア電極に接続される配線パターン層（第１及び
第２のコンデンサ電極６ａ，６ｂ）から伸びる仮想の延
長帯と交差する部分（以下、交差電極部という）８ｂ
は、ビア電極８の他の部分と同様に、無機化合物粒子を
含有しない金属相のみからなる組織を有するものとな
る。この構造は、ビア電極８の主要部８ａのみならず交
差電極部８ｂからも無機化合物粒子が排除されるので、
極めて導電性の高いビア電極が得られ、コンデンサ４０
の寄生インダクタンス軽減効果も大幅に高めることがで
きる。

【００４４】なお、以上の実施形態は、すべて積層セラ
ミックコンデンサを例にとったが、コンデンサ以外に、
積層セラミックインダクタ等の他の積層セラミック電子
部品にこの発明を適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】積層セラミックコンデンサの製造方法の一例を
示す工程説明図。

【図２】図１における第１のベース部用セラミックグリ
ーンシートの製造工程を詳細に説明する図。

【図３】同じく積層用セラミックグリーンシートの製造
工程を詳細に説明する図。

【図４】積層用セラミックグリーンシートの積層工程の
説明図。

【図５】図４に続く説明図。

【図６】図１の工程を用いた場合の積層グリーン体の完
成状態を示す説明図。

【図７】図６の積層グリーン体を用いて製造された面実
装型積層セラミックコンデンサの断面構造を示す図。

【図８】ドクターブレード法によるセラミックグリーン
シートの製造工程説明図。

【図９】第２粉末における無機化合物粉末の第１の配合
形態を示す模式図。

【図１０】同じく第２の配合形態を示す模式図。

【図１１】同じく第３の配合形態を示す模式図。

【図１２】第１粉末の模式図。

【図１３】配線パターン層とセラミックグリーンシート
との焼成収縮の際により反りが生ずる様子を説明する
図。

【図１４】金属粉末のみからなる配線パターン層が大き
く収縮する様子を説明する図。

【図１５】金属粉末に無機化合物粉末を配合することに
より収縮抑制を図る様子を説明する図。

【図１６】その収縮抑制により反り防止がなされる様子
を説明する図。

【図１７】積層セラミックコンデンサの製造方法の別例
を示す工程説明図。

【図１８】図１７の工程を用いた場合の積層グリーン体
の完成状態を示す説明図。

【図１９】図１８の積層グリーン体を用いて製造された
面実装型積層セラミックコンデンサの断面構造を示す
図。

【図２０】図１の工程により得られるビア電極の構造を
模式的に示す図。

【図２１】図１７の工程により得られるビア電極の構造
を模式的に示す図。

【符号の説明】

１，５，２１セラミックグリーンシート６内部電極（配線パターン層、コンデンサ電極）６ａ第１のコンデンサ電極６ｂ第２のコンデンサ電極３ビア電極８ビア電極（第１導通型ビア電極）８’ビア電極（第２導通型ビア電極）８ｂ交差電極部１１バックテープ（樹脂フィルム）３０積層グリーン体４０積層セラミックコンデンサ３１１，３１２金属粉末３１７第１種無機化合物粉末３１６第２種無機化合物粉末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤学愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 5E082 AA01 AB03 CC03 EE04 FF05 FG26 FG46 JJ15 MM22 MM24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のベース部用セラミックグリーンシ
ートと第２のベース部用セラミックグリーンシートとの
間に、複数の積層用セラミックグリーンシートと配線パ
ターン層とが交互に積層され、かつ、２以上の積層用セ
ラミックグリーンシートの積層部を貫くように形成され
たビアホール内に、積層された複数の配線パターン層の
少なくとも１つと、焼成後において電気的に導通するこ
ととなるビア電極を形成した積層グリーン体を作製する
工程と、その積層グリーン体を焼成する工程とを含み、前記配線パターン層を形成する第２粉末は、金属粉末
と、平均粒径が５００ｎｍ以下の無機化合物粉末とを含
有し、さらに、前記ビア電極を形成する第１粉末は無機化合物
粉末を含有しないか、又は前記第２粉末よりもその含有
率が低くされ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。
【請求項２】前記ビア電極の一部を、前記第１のベー
ス部用セラミックグリーンシートと第２のベース部用セ
ラミックグリーンシートとの少なくともいずれかの表面
に形成されるフリップチップ型表面実装用端子に導通さ
せ、前記積層セラミック電子部品を表面実装型部品とし
て製造する請求項１記載の積層セラミック電子部品の製
造方法。
【請求項３】前記配線パターン層が前記積層用セラミ
ックグリーンシートを介して対向する第１及び第２のコ
ンデンサ電極を含み、前記ビア電極が、第１のコンデンサ電極と電気的に導通
し第２のコンデンサ電極とは導通しない第１導通型ビア
電極と、第２のコンデンサ電極と電気的に導通し第１の
コンデンサ電極とは導通しない第２導通型ビア電極とを
含み、前記フリップチップ型表面実装用端子を、前記第１導通
型ビア電極と第２導通型ビア電極とのいずれかに選択的
に導通するものとして形成することにより、前記表面実
装型部品を表面実装型積層セラミックコンデンサとして
製造する請求項２記載の積層セラミック電子部品の製造
方法。
【請求項４】前記無機化合物粉末は、前記セラミック
グリーンシートを構成する前記誘電体セラミック粉末よ
りも平均粒径の小さい請求項１ないし３のいずれか１項
に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】前記無機化合物粉末は、酸化アルミニウ
ム、二酸化珪素及び酸化チタンの少なくとも１種からな
る第１無機化合物粒子と、前記誘電体セラミック層と同
一材質からなる第２無機化合物粒子との少なくとも一方
を含有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の積
層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】前記第２種無機化合物粉末は、強誘電性
ペロブスカイト型酸化物粉末を含有するものである請求
項５記載の積層セラミック電子部品の製造方法。