JP2004111729A

JP2004111729A - 積層セラミック電子部品の製造方法およびそれに用いるグラビア印刷版

Info

Publication number: JP2004111729A
Application number: JP2002273511A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yukikawa; 幸川　進一; Shingo Okuyama; 奥山　晋吾; Hiroyoshi Takashima; 高島　浩嘉; Ken Hashimoto; 橋本　憲
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-19
Also published as: JP4048888B2

Abstract

【課題】セラミックグリーンシートにダメージを与えることなく、内部電極用パターンを転写するグラビア印刷版を構成する。
【解決手段】グラビア印刷版５３には、格子状の土手部２に隔てられ、配列された複数の凹部１が形成されている。各凹部１の開口縁、すなわち、土手部２の天面の稜線部には所定曲率半径Ｒで曲面部４が形成されている。セラミックグリーンシート３２を表面に形成したキャリアフィルム５１は、グラビア印刷版５３と圧胴５４との間を通過する際に、押圧が加えられ、凹部１に充填された導電ペースト３１がセラミックグリーンシート３２に転写される。このとき、曲面部４があることにより、セラミックグリーンシート３２に局所的に強い押圧が加わることを抑制する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミック電子部品を構成するセラミックグリーンシートにグラビア印刷する積層セラミック電子部品の製造方法およびこれに用いるグラビア印刷版に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な積層セラミック電子部品の一例である積層セラミックコンデンサの構成について図４を参照して説明する。
図４は積層セラミックコンデンサの側面断面図であり、２０は積層セラミックコンデンサ、２１は誘電体層、２２は内部電極、２３は素体、２４は外部電極である。
【０００３】
図４に示すように積層セラミック電子部品である積層セラミックコンデンサ２０は、多数の誘電体層２１、および、これら誘電体層２１の間に配置され、一端が対向する側面に交互に露出する内部電極２２からなる素体２３と、素体２３の対向する側面にそれぞれ設けられた一対の外部電極２４とから構成されている。
【０００４】
従来の積層セラミックコンデンサ２０の誘電体層２１および内部電極２２は以下のように形成されていた。まず、キャリアフィルム上に誘電体粉末と有機バインダ等からなる誘電体スラリーを塗布することにより誘電体層２１となるセラミックグリーンシートを形成する。次に、このセラミックグリーンシート表面に導電ペーストを印刷することにより、内部電極用パターンを形成する。このような工程で内部電極用パターンが形成されたセラミックグリーンシートをキャリアフィルムから剥離して、所定枚数だけ積層し、加圧を行って一体化して積層体を形成する。その後、積層体を厚み方向に切断し、焼結して個々の素体２３を形成し、一対の外部電極２４を、内部電極２２に導通するように素体２３の端面に塗布・焼付けすることにより、積層セラミックコンデンサ２０を形成する。
【０００５】
現状、このような積層セラミック電子部品においては、小型化、大容量化が進んでおり、これに伴って誘電体および内部電極の薄膜化が進んでいる。特に、誘電体は２〜３μｍ以下の厚みに薄膜化しており、内部電極の厚みとしては１μｍ程度と非常に薄いものが要求されている。このため、内部電極用パターンを薄く印刷する技術の必要があり、この印刷方法としてグラビア印刷法が用いられている。
【０００６】
グラビア印刷に用いる従来のグラビア印刷版は、図５に示す形状をしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図５の（ａ）はグラビア印刷版の部分拡大図であり、（ｂ）はその印刷パターンの部分拡大図、（ｃ）は拡大断面図である。
【０００８】
グラビア印刷版５３は円柱状をしており、その表面に図５に示す複数の印刷パターン１１を有している。印刷パターン１１は多数の凹部１が集合して構成されており、多数の凹部１の集合形状が、印刷パターン１１の外形となっている。
【０００９】
このような、グラビア印刷版５３は以下のような方法で製造される。
円柱状の金属からなるグラビア印刷版５３の母材に、多数の凹部１に対応する部分を除いて、格子状にレジスト材を形成する。次に、レジスト材は溶解せず、グラビア印刷版５３の金属のみを化学処理によりエッチングして、多数の凹部１を形成する。その後、レジスト材を除去することにより、多数の凹部１と土手部２からなる複数の印刷パターン１１が構成される。
【００１０】
また、グラビア印刷版５３の母材にレーザで多数の凹部１を刻設した後、バレル研磨で表面処理して、多数の凹部１と土手部２からなる複数の印刷パターン１１を構成する方法も提案されている。
【００１１】
このような方法で製造されたグラビア印刷版５３は、図６のようにして積層セラミック電子部品の内部電極用パターンを形成する工程に用いられる。図６は内部電極用パターンのグラビア印刷工程の概念図である。
【００１２】
図６に示すように、セラミックグリーンシートが形成されたキャリアフィルム５１は、複数のテンションロール５２間を経由して、グラビア印刷版５３に達する。グラビア印刷版５３には、所定の形状で導電ペースト３１を充填する凹部１が形成されている。グラビア印刷版５３は、一部を導電ペースト槽５５内に蓄えられた導電ペースト３１に浸漬しており、回転しながら、グラビア印刷版５３の凹部１に導電ペースト３１を供給する。供給された導電ペースト３１はドクターブレード５６により余剰な分を掻き取られ、必要量のみが凹部１に充填される。圧胴５４はグラビア印刷版５３と同調して回転する。また、グラビア印刷版５３と圧胴５４とは互いに押し合う方向に押圧が加えられている。セラミックグリーンシートが形成されたキャリアフィルム５１がグラビア印刷版５３と圧胴５４との間を通過すると、この押圧によりグラビア印刷版５３の凹部１に充填されていた導電ペースト３１がセラミックグリーンシートの表面に押しつけられ、転写される。転写された導電ペースト３１は、乾燥炉５７内を通過することにより乾燥される。
【００１３】
【特許文献１】
特開平９−１２９５０４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のグラビア印刷版を用いて形成された内部電極を備える積層セラミック電子部品においては、短絡不良や絶縁抵抗不良が生じることがあった。これは、誘電体の薄膜化が進むことによって生じたものであるが、この原因をさらに検討した結果、グラビア印刷版にこれらの不良の要因が存在していることが分かった。
【００１５】
すなわち、エッチングで多数の凹部１を形成する場合、通常は、レジスト材の位置にそのまま土手部２が形成されるため、図５の（ｃ）に示すように、凹部１の開口縁を構成する稜線部３、すなわち、土手部２の天面の稜線部３に角が立った形状となる。
【００１６】
また、レーザで凹部１を刻設し、その表面をバレル研磨する場合でも、グラビア印刷版の母材が金属であり、凹部１が微小であるため、稜線部３は研磨しきれず、稜線部３の角が残りやすい。また、研磨時間が長ければ、稜線部３の角は研磨されるが、土手部２が小さくなり、印刷パターン１１にセラミックグリーンシートが入り込んで、結果的に導電ペーストの厚みが薄くなる。
【００１７】
このような土手部２を有するグラビア印刷版５３を用いてセラミックグリーンシート３２に導電ペースト３１を転写した場合、図７に示すように、土手部２がセラミックグリーンシート３２に接触する瞬間と離間する直前とにおいて、この稜線部３に特に圧力が加わることになる。このため、セラミックグリーンシート３２の局所的に圧力が加わった部分に小さな傷等のダメージ部３３が生じる。このダメージ部３３によって、導電ペースト３１がダメージ部３３に入り込む、あるいは、導電ペースト３１に含まれる溶剤がダメージ部３３に入り込むことによりセラミックグリーンシート３２を侵食するという状態になる。
【００１８】
そして、このような状態のセラミックグリーンシートを用いて積層セラミック電子部品を製造すると、内部電極同士が短絡する短絡不良や、侵食によって特性の変化した誘電体が生じて絶縁抵抗不良になるという問題を生じる。このような問題は、誘電体となるセラミックグリーンシートが、１０μｍ程度では、ダメージ部３３が微小であるため問題とはならないが、２〜３μｍ以下と薄膜化した場合、ダメージ部３３が無視できないものとなるために生じている。
【００１９】
この発明の目的は、セラミックグリーンシート３２に微小なダメージ部を形成することなく、転写物を転写できるグラビア印刷版およびこれを用いて形成した積層セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、印刷パターン形成工程で用いられるグラビア印刷版の複数の凹部の開口縁を、所定曲率半径Ｒを有する曲面とし、該所定曲率半径Ｒを２μｍ≦Ｒ＜１５μｍとし、このグラビア印刷版を用いてセラミックグリーンシートの表面に所定パターンでグラビア印刷を行って、積層セラミック電子部品を製造する。
【００２１】
また、この発明は、印刷パターンを内部電極用パターンとして、積層セラミック電子部品を製造する。
【００２２】
また、この発明は、複数の凹部の開口縁を、所定曲率半径Ｒを有する曲面とし、該所定曲率半径Ｒは２μｍ≦Ｒ＜１５μｍとしてグラビア印刷版を構成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係るグラビア印刷版の構成、およびこれを用いた内部電極用パターンの形成方法について、図１、図２、図５、図６を参照して説明する。
図１の（ａ）はグラビア印刷版の部分拡大平面図であり、（ｂ）、（ｃ）は部分拡大断面図である。
図２は印刷部の拡大図である。
図１に示すように、グラビア印刷版５３には、格子状の土手部２に隔てられ、配列された凹部１による印刷パターンの集合体が形成されている。凹部１の開口縁は、所定曲率半径Ｒが２μｍ≦Ｒ＜１５μｍとなるように加工されることにより、曲面部４を形成している。曲面部４は、化学反応を用いたエッチングにより、加工されている。
【００２４】
なお、グラビア印刷版全体の構造は、図５の（ａ）に示したグラビア印刷版の構造と同じである。また、グラビア印刷工程については、図６に示した工程と同じである。
【００２５】
このような曲面部４を備えたグラビア印刷版５３を用いることにより、導電ペースト３１印刷時に、グラビア印刷版５３の凹部１の開口縁の曲面部４（土手部２の天面の曲面部４）がセラミックグリーンシート３２に接触する際に加わる押圧を低減することができる。よって、セラミックグリーンシート３２へのダメージを抑制することができ、これを基に発生する不良を抑制することができる。
【００２６】
次に、グラビア印刷版に形成した凹部の曲面部の所定曲率半径Ｒを、０．２μｍ〜２０μｍの間で変化させて、暑さ３μｍのセラミックグリーンシートにＮｉを含む導電ペーストをグラビア印刷し、ダメージ部の発生度合いおよびその塗布厚を調べた結果を表１に示す。ダメージ部の発生個数は、セラミックグリーンシートにおいて１００ｃｍ^２の範囲に存在する直径１μｍ以上の穴の個数である。導電ペーストの塗布厚は、曲面部を形成しない時の導電ペーストの塗布厚を１００％ととして示した。なお、凹部の曲面部については、凹部を形成した後、さらに化学処理を行うことで形成し、その化学処理の時間で曲面部の所定曲率半径Ｒを変化させた。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１に示すように、２μｍ未満では、セラミックグリーンシートに直径１μｍ以上の穴が存在した。したがって、この結果から、セラミックグリーンシートにダメージ部が生じないようにするためには、グラビア印刷版において凹部１の開口縁に曲面部を設け、曲面部の所定曲率半径Ｒを２μｍ以上にすればよいことが分かる。
【００２９】
また、曲面部の所定曲率半径Ｒが大きくなるほど、導電ペーストの塗布厚が薄くなっている。これは、土手部の天面の幅を一定にしているため、曲面部の所定曲率半径Ｒが大きくなるほど、土手部の幅が太くなり、凹部が小さくなるので、導電ペーストの充填体積が減少するからである。そして、表１の結果から、凹部の曲面部の所定曲率半径Ｒは１０μｍ以下にすることが良いことが分かる。凹部の曲面部の所定曲率半径Ｒを１５μｍ以上になると、塗布厚が薄くなる度合いが許容範囲を超えることになる。逆に、一定の幅の土手部において、所定曲率半径Ｒを大きくした場合においても、土手部天面が曲面部になっていくことから土手部天面の幅が小さくなり、印刷パターン１１にセラミックグリーンシートが入り込んで、結果的に導電ペーストの厚みが薄くなる。
【００３０】
次に、第２の実施形態に係るグラビア印刷版の構成について、図３を参照して説明する。
図３はグラビア印刷版の部分拡大平面図である。
図３に示したグラビア印刷版は、凹部の開口縁に形成する曲面部４ａ〜４ｄの所定曲率半径Ｒがそれぞれに異なるものであり、他の構成は図１に示したグラビア印刷版と同じである。
【００３１】
例えば、図３に示した例では、グラビア印刷版の土手部２が印刷方向に対して、平行、垂直であり、印刷方向に垂直に形成された曲面部４ａ，４ｃは所定曲率半径Ｒを大きくし、印刷方向に平行に形成された曲面部４ｂ，４ｄは、曲面部４ａ，４ｃに比べて、所定曲率半径Ｒを小さくすることができる。これは、印刷方向に平行に形成された曲面部４ｂ，４ｄは、凹部１の導電ペーストを転写する際に、常時、曲面部４ｂ，４ｄの一部がセラミックグリーンシートに接触しているのに対し、印刷方向に垂直に形成された曲面部４ａ，４ｃは、凹部１が導電ペーストを転写する最初、および最後のみに押圧が掛かるため、一度にセラミックグリーンシートに掛かる押圧量が大きくなる。よって、印刷方向に略平行な領域の曲面部４ｂ，４ｄは、印刷方向に略垂直な領域の曲面部４ａ，４ｃに比べ、セラミックグリーンシートに与える押圧による影響が低くくなり、所定曲率半径Ｒを小さくすることができる。
【００３２】
なお、前述の実施形態では、凹部が印刷方向に平行、垂直に配列形成された場合を示したが、印刷方向に対応して、所定曲率半径を調整すれば、同様の効果が得られる。
【００３３】
また、前述の実施形態では、凹部を形成した後に、さらに化学反応を用いたエッチングで曲面部４を形成しているが、これに限るものではなく、例えば、凹部を形成する際に、エッチング時間を制御することによって曲面部を有する凹部を得ることができる。
【００３４】
さらに、前述の実施形態では、グラビア印刷で内部電極用パターンを形成する際について説明したが、これに限るものではなく、例えば、セラミックグリーンシート上の内部電極以外の部分に段差吸収用の誘電体パターンをグラビア印刷する際にも本願発明は適用でき、要はセラミックグリーンシート上に所定のパターンをグラビア印刷する方法全てに適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、多数の凹部の開口縁について所定曲率半径Ｒを有する曲面とし、この所定曲率半径Ｒを２μｍ≦Ｒ＜１５μｍとしているため、薄いセラミックグリーンシートにダメージ部を生じることなく、導電ペーストや誘電体ペースト等の転写物を転写することができ、積層セラミック電子部品を製造した場合、ダメージ部に起因するシートアタック等の問題を低減することができる。
【００３６】
また、転写物として導電ペーストを用い、内部電極用パターンを印刷した場合、ダメージ部分に起因する短絡不良や絶縁抵抗不良を防止することができる。また、転写物の塗布厚をそれほど薄くすることもないため、内部電極切れ等の問題が生じない。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るグラビア印刷版の部分拡大平面図、部分拡大側面図
【図２】第１の実施形態に係るグラビア印刷工程の印刷部の拡大図
【図３】第２の実施形態に係るグラビア印刷版の部分拡大平面図
【図４】積層セラミックコンデンサの側面断面図
【図５】従来のグラビア印刷版の平面図、部分拡大平面図、および部分拡大側面図
【図６】内部電極用パターン印刷（グラビア印刷）工程の概念図
【図７】従来のグラビア印刷工程の印刷部の拡大図
【符号の説明】
５３−グラビア印刷版
１−グラビア印刷版１０に設けられた凹部
２−グラビア印刷版１０に設けられた凹部１を隔てる土手部
３−凹部１の開口縁を構成する稜線部
４，４ａ〜４ｄ−凹部１の開口縁に設けられた曲面部
２０−積層セラミックコンデンサ
２１−誘電体層
２２−内部電極
２３−素体
２４−外部電極
３１−導電ペースト
３２−セラミックグリーンシート
３３−セラミックグリーンシート３２に発生したダメージ部
５１−キャリアフィルム
５２−テンションロール
５４−圧胴
５５−導電ペースト槽
５６−ドクターブレード
５７−乾燥炉

Claims

転写物充填用の複数の凹部が集合した所定パターンを構成してなるグラビア印刷版を用いてグラビア印刷法によりセラミックグリーンシートの表面に前記所定パターンに対応する印刷パターンを形成する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記印刷パターン形成工程で用いられるグラビア印刷版は、前記複数の凹部の開口縁を、所定曲率半径Ｒを有する曲面とし、該所定曲率半径Ｒは２μｍ≦Ｒ＜１５μｍであることを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
前記印刷パターンは、内部電極用パターンである請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
転写物充填用の複数の凹部が集合した所定パターンを構成してなり、セラミックグリーンシートの表面に前記所定パターンに対応する印刷パターンを形成する、積層セラミック電子部品の製造に用いるグラビア印刷版において、
前記複数の凹部の開口縁を、所定曲率半径Ｒを有する曲面とし、該所定曲率半径Ｒは２μｍ≦Ｒ＜１５μｍであることを特徴とするグラビア印刷版。