JP2004165631A - 積層コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層コンデンサの等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減する。
【解決手段】 第１および第２の内部電極層を、誘電体層を介して交互に積層し、焼成してなるコンデンサ本体を有する積層コンデンサであって、前記コンデンサ本体は、その一主面上に、第１および第２の電極端子が形成されており、その内部に、前記第１の電極端子と前記第１の内部電極層とを接続するように前記コンデンサ本体の積層方向に伸びる少なくとも１つの第１のビア電極と、前記第２の電極端子と前記第２の内部電極層とを接続するように前記コンデンサ本体の積層方向に伸びる少なくとも１つの第２のビア電極と、が形成されている積層コンデンサにおいて、前記ビア電極のアスペクト比を焼成後において４〜３０とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層コンデンサに関する。

コンピュータや無線通信のデジタル回路に代表されるように、近年の情報通信分野におけるＩＣの高速化には目覚しいものがある。ところが、このようなＩＣの高速化、高密度化は、機器誤動作の原因となる高周波ノイズを増大させるため、そのことが深刻な問題となっている。この高周波ノイズは、論理素子の同時スイッチングによって生じる電源電圧の低下に起因する。したがって、高周波ノイズを低減するために、電源にエネルギを供給する役目のコンデンサ、いわゆるデカップリングコンデンサが用いられている。

このデカップリングコンデンサには、大エネルギを瞬時に供給できるよう、大容量、低インダクタンス（ＥＳＬ）の特性が要求される。これらの特性は主に、コンデンサの内部構造により決定されるものであり、様々な提案がなされている。

さらに、高周波や高速パルスを取り扱う場合、配線基板に実装される電子部品の動作電源と電子部品とを接続する配線が余剰のインダクタンスとして寄与する。配線のインダクタンス成分の増加に伴い、動作電源電圧の安定供給が困難となり、さらには、配線などにノイズが重畳されることにより誤動作が発生し、電子部品の動作不良が生じる。また、それらの不具合は、上述したように、高周波化や配線の高密度化に伴ってさらに顕著となる。そのため、余剰のインダクタンス成分を低減する目的でコンデンサと動作電源との配線長を短縮するために、本体一主面上にのみ電極端子を形成したコンデンサが提案されている。

このような積層コンデンサとして、以下に説明するようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この積層コンデンサは、交互に積層された誘電体層と内部電極層とを焼成してなるコンデンサ本体を有する積層コンデンサであって、内部電極層は、誘電体層を介して対向する第１および第２の内部電極層を含み、コンデンサ本体の一主面上には、第１および第２の電極端子が形成されており、コンデンサ本体内部に、第１の電極端子と第１の内部電極層とを接続するようにコンデンサ本体の積層方向に伸びる第１のビア電極と、第２の電極端子と第２の内部電極層とを接続するようにコンデンサ本体の積層方向に伸びる第２のビア電極とが形成されていることを特徴とする。対向する第１および第２の内部電極層は、静電容量を形成する最小単位であるコンデンサユニットとして機能し、それらのコンデンサユニットは、第１および第２のビア電極によって並列に接続されている。

また、上述の積層コンデンサにおいて、さらに、複数の第１および第２のビア電極と、それらのビア電極に対応する複数の第１および第２の電極端子とを備え、複数の第１および第２のビア電極が格子状に配置されている積層コンデンサも知られている。

特開平５−３４７２２７号公報

近年のＩＣの高速化、高密度化に伴い、コンデンサの容量を損なうことなく、ＥＳＬをさらに低減することが要求されている。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、積層コンデンサのＥＳＬを低減することを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明による積層コンデンサは、第１および第２の内部電極層を、誘電体層を介して交互に積層し、焼成してなるコンデンサ本体を有する積層コンデンサであって、前記コンデンサ本体は、その一主面上に、第１および第２の電極端子が形成されており、その内部に、前記第１の電極端子と前記第１の内部電極層とを接続するように前記コンデンサ本体の積層方向に伸びる少なくとも１つの第１のビア電極と、前記第２の電極端子と前記第２の内部電極層とを接続するように前記コンデンサ本体の積層方向に伸びる少なくとも１つの第２のビア電極と、が形成されており、前記ビア電極のアスペクト比は４〜３０であることを特徴とする。なお、ビア電極のアスペクト比とは、「ビア電極の長さ／ビア電極の直径」で表される比を示すこととする。

本発明の積層コンデンサによると、第１および第２のビア電極を流れる電流によって誘起される磁束を効果的に相殺することができるため、ＥＳＬを低減することができる。

上記積層コンデンサにおいて、前記ビア電極のアスペクト比は、４〜２５であることがより好ましく、５〜２０であることがさらに好ましい。

上記各積層コンデンサにおいて、前記ビア電極の直径は、５０〜１２０μｍであることが好ましく、６０〜１１０μｍであることがより好ましく、７０〜１００μｍであることがさらに好ましい。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、積層コンデンサおよび積層コンデンサの製造方法などの形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．変形例：

Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の積層コンデンサ１００の垂直断面図を示している。積層コンデンサ１００は、ＢａＴｉＯ₃等の高誘電率セラミックからなる複数の誘電体層１２０と、複数のコンデンサユニットを形成するように特定の誘電体層１２０を介して互いに対向する複数対の第１および第２の内部電極層１３０ａおよび１３０ｂとを有するコンデンサ本体１１０を備えている。

コンデンサ本体１１０は、内部電極層１３０ａおよび１３０ｂと平行に延びる第１および第２の主面１６０および１７０を有している。コンデンサ本体１１０の第２の主面１７０上には、複数の第１および第２の電極端子１５０ａおよび１５０ｂが格子状に形成されている。

コンデンサ本体１１０の内部には、第１の内部電極層１３０ａと第１の電極端子１５０ａとを電気的に接続するように誘電体層１２０を貫通して延びる第１のビア電極１４０ａが設けられている。また、第１のビア電極１４０ａに隣り合いながら、第２の内部電極層１３０ｂと第２の電極端子１５０ｂとを電気的に接続するように誘電体層１２０を貫通して延びる第２のビア電極１４０ｂが設けられている。この実施形態では、アスペクト比１０、直径１００μｍのビア電極が４００μｍの間隔で格子状に形成されている。

第１および第２のビア電極と内部電極層との接続について、図２を参照して詳しく説明する。図２の（ａ）および（ｂ）は、本発明の積層コンデンサ１００の水平断面図を示している。図からわかるように、図２の（ａ）は、第１の内部電極層１３０ａを含む断面を示し、図２の（ｂ）は、第２の内部電極層１３０ｂを含む断面を示している。

図２の（ａ）に示されているように、第１の内部電極層１３０ａにおける第２のビア電極１４０ｂの貫通する部分の周囲にはギャップ１８０が形成されており、それによって、第２のビア電極１４０ｂは、第１の内部電極層１３０ａに対して電気的に絶縁されている。また、図２の（ｂ）に示されているように、第２の内部電極層１３０ｂにおける第１のビア電極１４０ａの貫通する部分の周囲にはギャップ１９０が形成されており、それによって、第１のビア電極１４０ａは、第２の内部電極層１３０ｂに対して電気的に絶縁されている。

この実施形態では、より大きな静電容量が得られるようにするため、それぞれ複数の第１および第２の内部電極層１３０ａおよび１３０ｂを、誘電体層１２０の積層方向に交互に配置し、複数のコンデンサユニットを形成する構成としている。すなわち、これら複数のコンデンサユニットが、上述した第１および第２のビア電極１４０ａおよび１４０ｂによって並列接続される構成となっている。この実施形態では、それぞれ５つずつの第１および第２の内部電極層１３０ａおよび１３０ｂが形成されているが、さらに多数、例えば５０以上の内部電極層が形成されることが好ましい。

次に、コンデンサ本体１１０の製造方法について図３を参照して説明する。

まず、ＢａＴｉＯ₃粉末を主成分とする複数の高誘電体セラミックグリーンシート（以下、単にシートという）を準備する。次いで、半数のシート上に第１の内部電極層のパターンを形成し、残り半数のシート上に第２の内部電極層のパターンを形成した後に、図３の（ａ）に示すように、それら２種類のシートを交互に積層する。次いで、図３の（ｂ）に示すように、レーザによって第１および第２のビアホール２００ａおよび２００ｂを格子状に形成し、図３の（ｃ）に示すように、第１および第２のビアホール２００ａおよび２００ｂ内にＡｇ／Ｐｄペーストを充填することにより第１および第２のビア電極１４０ａおよび１４０ｂを形成する。その後、図３の（ｄ）に示すように、ベースとなるシートを積層した上で圧着して、ビア電極に対応する電極端子を形成した後に焼成を行う。なお、第１実施例の積層コンデンサの製造方法は、ここで説明した工程に限られず、任意の適切な工程を用いて実施してよい。

第１実施例のような積層コンデンサでは、ビア電極の間隔が小さいほど、ビア電極１４０ａおよび１４０ｂを流れる電流によって発生する磁束が効果的に相殺され、相互インダクタンスが低減されることが知られている。また、内部電極層１３０ａおよび１３０ｂを流れる電流の経路は、隣り合う第１および第２のビア電極１４０ａおよび１４０ｂの間に限られ、その電流長を短くすることにより自己インダクタンスの発生を低減することができる。すなわち、ビア電極間の間隔を短くするほどＥＳＬを小さくすることができる。

第１実施例の積層コンデンサによると、ビア電極のアスペクト比が比較的高いことからビア電極の直径は比較的小さくなるため、ビア電極間の間隔を短くすることが可能であり、ＥＳＬを低減することができる。また、ギャップ１８０および１９０の直径を小さくすることも可能であり、それによって、第１および第２の内部電極層１３０ａおよび１３０ｂの重なり部分を大きくし、容量を増大することができる。一方、ビア電極のアスペクト比が比較的高いことからビア電極の長さは比較的大きくなるため、より多くの内部電極層を積層することが可能であり、容量を増大することができる。

しかしながら、ビア電極のアスペクト比が高ければよいというわけではなく、アスペクト比が高いほどビア電極を充填する工程が困難になる。具体的には、ビア電極の直径が小さくなるほど、また、ビア電極の長さが大きくなるほど、充填に要する圧力が増大する。一方、ビア電極のアスペクト比が低ければよいというわけではなく、アスペクト比が低いほどコンデンサの積層数が少なくなるので、静電容量を大きくすることが困難になる。

したがって、ビア電極のアスペクト比は、４〜３０であることが好ましく、４〜２５であることがより好ましく、５〜２０であることがさらに好ましい。また、ビア電極の直径は、５０〜１２０μｍであることが好ましく、６０〜１１０μｍであることがより好ましく、７０〜１００μｍであることがさらに好ましい。

Ｂ．第２の実施例：
本発明の第２実施例の積層コンデンサは、図１および図２を用いて説明した第１実施例の積層コンデンサと同様の構造を有し、コンデンサ本体１１０の製造方法における工程の一部が異なっている。そのため、第２実施例の積層コンデンサの構造については、特に説明せず、第１実施例と同様の符号を用いることとする。

第２実施例のコンデンサ本体１１０の製造方法を以下に説明する。まず、ＢａＴｉＯ₃粉末を主成分とする複数の高誘電体セラミックグリーンシート（以下、単にシートという）を準備し、次いで、半数のシート上に第１の内部電極層のパターンを形成し、残り半数のシート上に第２の内部電極層のパターンを形成する。

次に、それら２種類のシートを交互に積層するのだが、この際に、第１実施例とは異なり、所望の積層数の半分ずつを２つに分けて積層する。次いで、それぞれの積層体に対してレーザによって第１および第２のビアホール２００ａおよび２００ｂを格子状に形成する。ここで、第２実施例のビアホールのアスペクト比は、第１実施例のビアホールのアスペクト比の１／２となっている。次いで、それぞれの積層体の第１および第２のビアホール２００ａおよび２００ｂ内にＡｇ／Ｐｄペーストを充填することにより第１および第２のビア電極１４０ａおよび１４０ｂを形成する。その後、２つの積層体を合わせて、ベースとなるシートを積層した上で圧着し、ビア電極に対応する電極端子を形成した後に焼成を行う。

前述のように、ビア電極のアスペクト比が高くなるとビアホールにＡｇ／Ｐｄペーストを充填する工程が困難になるが、第２実施例の積層コンデンサの製造方法によると、Ａｇ／Ｐｄペースト充填の段階では、所望のアスペクト比の１／２のアスペクト比を有するビア電極を形成すればよいため、アスペクト比が高い場合でも充填を容易に行うことができる。

第２実施例においても、ビア電極のアスペクト比は、４〜３０であることが好ましく、４〜２５であることがより好ましく、５〜２０であることがさらに好ましい。また、ビア電極の直径は、５０〜１２０μｍであることが好ましく、６０〜１１０μｍであることがより好ましく、７０〜１００μｍであることがさらに好ましい。

Ｃ．第３の実施例：
Ｃ（１）−１ 積層セラミックコンデンサ１０１０の全体構成：
図４は本発明の第３実施例における積層セラミックコンデンサ１０１０の縦断面を示す説明図である。この積層セラミックコンデンサ１０１０は、図１に示した積層コンデンサ１１０とほぼ同じものであるが、図４ではやや詳細に描かれている。この積層セラミックコンデンサ１０１０は、後述するようにセラミックグリーンシートの積層を経て製造されるが、焼成を経ると各シートは焼結一体化する。図４はこの焼結後の様子を示している。積層セラミックコンデンサ１０１０は、導電材料からなる内部電極層１０２４をセラミック層１０２２を介して複数積層させている。内部電極層１０２４は、交互に配置された第１の内部電極層１０２４ａと第２の内部電極層１０２４ｂとを備えている。内部電極層１０２４の間のセラミック層１０２２は、該内部電極層１０２４間の誘導体（絶縁層）として機能する。セラミック層１０２２は、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）等の高誘電率セラミックにより形成される。

第１および第２の内部電極層１０２４ａ，１０２４ｂは、一層おきに、外部から電圧を供給するビア電極１０２８に導通されている。ビア電極１０２８は、積層方向に沿って延びる複数の第１のビア電極１０２８ａおよび複数の第２のビア電極１０２８ｂから構成されている。図５はビア電極１０２８と内部電極層１０２４との接続について示す説明図であり、図５（Ａ）は積層セラミックコンデンサ１０１０の第１の内部電極層１０２４ａを含む断面を示し、図５（Ｂ）は第２の内部電極層１０２４ｂを含む断面を示している。

図５（Ａ）に示すように、第１の内部電極層１０２４ａは、第１のビア電極１０２８ａが貫通することにより第１のビア電極１０２８ａに接続されるとともに、第２のビア電極１０２８ｂの貫通する部分の周囲の窓部１０２５ａにより、第２のビア電極１０２８ｂに対して電気的に絶縁されている。また、図５（Ｂ）に示すように、第２の内部電極層１０２４ｂは、第２のビア電極１０２８ｂが貫通することにより第２のビア電極１０２８ｂに接続されるとともに、第１のビア電極１０２８ａの貫通する周囲の窓部１０２５ｂにより、第１のビア電極１０２８ａに対して電気的に絶縁されている。また、図４に示すセラミック層１０２２と第１および第２の内部電極層１０２４ａ，１０２４ｂとが積層される方向（積層方向）に垂直な最外面のうち少なくとも一方の最外面上には、複数の第１および第２の実装端子１０３０ａ，１０３０ｂが設けられている。

したがって、第１および第２の実装端子１０３０ａ，１０３０ｂから、ビア電極１０２８を通じて各内部電極層１０２４に電圧を加えると、誘電体であるセラミック層１０２２を介在して対向する内部電極層１０２４では、一方に正の電荷の蓄積が、他方に負の電荷の蓄積が起こる。こうした現象が対向する各電極層で起き、積層セラミックコンデンサ１０１０はコンデンサとして機能する。この積層セラミックコンデンサ１０１０ではより大きな静電容量を得るために、複数の第１の内部電極層１０２４ａおよび複数の第１の内部電極層１０２４ａを、セラミック層１０２２を挟むように積層方向に交互に配置し、複数のコンデンサユニットを形成する構成としているから、それぞれのコンデンサユニットの静電容量の総和が、複数対の第１および第２の実装端子１０３０ａ，１０３０ｂとの間の静電容量として外部に取り出される。

また、この積層セラミックコンデンサ１０１０では、従来例の積層セラミックコンデンサと同様に、複数の第１のビア電極１０２８ａおよび第２のビア電極１０２８ｂが、それぞれ交互に隣接するように第１の内部電極層１０２４ａおよび第１の内部電極層１０２４ａの全面にわたって格子状に配置され、そして、第１および第２のビア電極１０２８ａ，１０２８ｂを流れる電流の向きを逆方向にしているので、インダクタンス成分の低減化が図られている。

Ｃ（２） 積層セラミックコンデンサ１０１０の製造工程：
図６は積層セラミックコンデンサ１０１０の製造工程を示す工程図、図７は図６の工程の様子を説明する説明図である。積層セラミックコンデンサ１０１０は、図６のステップＳ１００〜Ｓ１８０の各工程を経て製造される。各工程の内容につき、以下、工程順に説明する。

Ｃ（２）−１ キャリアフィルム上へのシート形成（ステップＳ１００）：
まず、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の長尺状のキャリアフィルムにチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）などから成るセラミックスラリを均一に薄く塗布して乾燥させる。これにより、キャリアフィルム上にセラミックグリーンシート１０２２Ａが形成される。このセラミックグリーンシート１０２２Ａは、焼成後にセラミック層１０２２となる。

Ｃ（２）−２ シート上への電極層の形成（ステップＳ１１０）：
次に、乾燥後のセラミックグリーンシート１０２２Ａに、スクリーン印刷手法などによってＡｇ−Ｐｄ製の電極パターンを印刷する。これにより、セラミックグリーンシート１０２２Ａの表面には、電極パターンが印刷された部分に内部電極層１０２４が形成される（図７（Ａ），（Ｂ））。また、セラミックグリーンシート１０２２Ａの表面には、電極パターンが印刷されていない窓部１０２５（１０２５ａ，１０２５ｂ）がある。本実施例では、内部電極層２４の厚みが２〜３μｍ、セラミックグリーンシート１０２２Ａが５μｍとなるようにされている。

Ｃ（２）−３ 積層用セラミックシートの切り出しおよびキャリアフィルムの剥離（ステップＳ１２０、Ｓ１３０）：
次に、上記のセラミックグリーンシート１０２２Ａが形成された長尺状のキャリアフィルムを搬送させながら、セラミックグリーンシート１０２２Ａをその表面の内部電極層１０２４と共に一定形状で切り出す。切り出したセラミックグリーンシート１０２２Ａは、キャリアフィルムの巻き取り等によりこのキャリアフィルムから剥離される。こうしたセラミックグリーンシート１０２２Ａの切り出しに際しては、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、内部電極層１０２４および窓部１０２５のレイアウトが異なる２種類のセラミックグリーンシート１０２２Ａの切り出しが行なわれる。図７（Ａ）が図５（Ａ）の断面に、図７（Ｂ）が図５（Ｂ）の断面に対応する。

Ｃ（２）−４ セラミックシートの積層（ステップＳ１４０）：
図８はシートの積層が完了したときの状況と後述するステップにおけるレーザー照射の様子を模式的に表す説明図である。次に、上記のように形成された複数枚のセラミックグリーンシート１０２２Ａを所定枚数だけ積層する。この積層に際しては、まず、カバーシート１０３４を予め敷設しておく。このカバーシート１０３４は、図８に示すように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の剥離シート１０３３上にセラミックスラリを厚めに塗布して乾燥させて形成したカバー層１０３２（カバー層）を有する。

続いて、敷設されたカバーシート１０３４のカバー層１０３２上に、図７（Ａ），（Ｂ）に示した２種類のセラミックグリーンシート１０２２Ａを図８に示すように交互に積層する。この積層に際しては、図示するように、最下段のセラミックグリーンシート１０２２Ａをその内部電極層１０２４がカバー層１０３２に接するようにし、その後は、次のセラミックグリーンシート１０２２Ａをその内部電極層１０２４が積層済みのセラミックグリーンシート１０２２Ａに重なるようにする。こうしたシート積層により、セラミックのシート積層体１１００ができあがる。

カバーシート１０３４を含むシート積層体１１００全体の厚みｄａは、完成品の積層セラミックコンデンサ１０１０の厚みを規定する。この厚みｄａを定めるセラミックグリーンシート１０２２Ａの厚みｄ０（図７参照）やその総積層数、カバー層１０３２の厚みは、所望される積層セラミックコンデンサ１０１０のスペック、サイズで定まる。本実施例では、セラミックシート積層体全体の厚みｄａを１ｍｍとした。

こうして積層が終わった状況では、グリーンシートである都合上、窓部１０２５（１０２５ａ，１０２５ｂ）においてその上部のグリーンシートが撓んで当該窓部にある程度入り込んでいる。また、シート体端部では、セラミックグリーンシート１０２２Ａの各層が撓んだ状態となる。

図示するように、窓部１０２５が上下に並んだ領域（窓部上下領域１０２５Ａ）では、内部電極層１０２４が一層おきに存在しないことになる。一方、窓部１０２５を取り囲む領域（窓部周辺領域１０２５Ｂ）では、内部電極層１０２４がグリーンシートごとに対向して上下に並ぶので、グリーンシートの撓みが起きない。このため、窓部周辺領域１０２５Ｂは、窓部上下領域１０２５Ａより若干凸状となる。

Ｃ（２）−５ レーザー照射による貫通孔の形成（ステップＳ１５０）：
次に、レーザー加工機を用いて、上記のシート積層体１１００に導電材料充填用の貫通孔１０２６を次のようにして形成する。本実施例では、この貫通孔１０２６に充填された導電材料は、製品完成後に図４に示すビア電極１０２８となる。

図８に示すように、上記のシート積層体１１００では、セラミックグリーンシート１０２２Ａに設けられたそれぞれの窓部１０２５が、一層おきにシート積層方向に上下に並ぶ。レーザー加工機は、この上下に並んだ窓部１０２５の中心を結ぶ軸線（図８における一点鎖線）に沿ってレーザービーム１０５０を照射する。これにより、上記軸線上に位置するセラミックグリーンシート１０２２Ａ、内部電極層１０２４およびカバーシート１０３４がレーザー照射による熱で溶融され、上記軸線の周囲に、積層体を上下に貫通する貫通孔１０２６が形成される。図９は貫通形成された貫通孔１０２６をその形状をストレート状であるとして模式的に示す説明図である。この図９に示すように、貫通孔１０２６は、窓部１０２５を取り囲む内部電極層１０２４と貫通孔１０２６に充填形成されたビア電極１０２８とを非導通の状態に維持するために、窓部１０２５よりも小さな孔径で形成される。本実施例では、焼成後の貫通孔径が１００μｍとなるよう貫通孔１０２６の孔径を１２０μｍとし、窓部１０２５の径を３５０μｍとした。なお、これら径はこうした数値のものに限られるわけではなく、貫通孔１０２６にあっては６０〜１５０μｍとすることもできる。この場合、貫通孔孔径の決定に際しては、貫通孔１０２６に充填する後述の導電材料（充填材）の粘度等を考慮すればよい。また、窓部１０２５の径にあっては、窓部１０２５の形成ピッチ等を考慮すればよい。

シート積層体１１００にレーザーを照射することにより該複数枚のセラミックグリーンシート１０２２Ａを積層方向に貫通する貫通孔１０２６が形成される。このとき、図１０に示すように、内部電極層１０２４は、セラミックグリーンシート１０２２Ａに比して低融点であるので、レーザービーム照射に伴う熱により、その端面１０２４ｃから先に溶融し、端面１０２４ｃは貫通孔１０２６の形成箇所から後退し、内部電極層１０２４の端面１０２４ｃと貫通孔１０２６周壁との隔たりは、最大でも２０μｍが生じている状態を示している。

図８に示すシート積層体１１００は、上面視すれば方形形状であるため、窓部１０２５をマトリックス状に有する。従って、上記のレーザービーム１０５０の照射は、図９に示した４箇所のみならず、方形形状のシート積層体の上面から、マトリックス状の個々の窓部１０２５について、同様に行なわれる。このため、シート積層体１１００には多数の貫通孔１０２６がマトリックス状に形成されることになる。

このようにシート積層体１１００の異なる複数の位置に貫通孔１０２６を形成する手法として、本実施例では、いわゆるサイクル加工法を採用している。サイクル加工法は、図８に示すように、各貫通孔形成位置に順次にレーザービーム１０５０を照射する工程ＣＹを何回か繰り返し、各貫通孔形成位置における穴の深さを徐々に深めながら、最終的に全ての貫通孔形成位置に貫通孔を形成する手法である。

図示するように、本実施例では、レーザービーム１０５０の照射の照射側にカバーシート１０３４が位置するようにした。よって、レーザービーム１０５０の照射による溶融物（例えば、電極やグリーンシート中の有機成分の溶融物）がセラミックグリーンシート１０２２Ａの表面に付着することがないので、好ましい。

上記したステップＳ１５０までの工程において、工程の前後を変更することもできる。例えば、ステップＳ１３０のキャリアフィルム剥離とステップＳ１４０のシート積層を逆に行なったり、ステップＳ１２０のシート切り出しをステップＳ１１０の電極層の形成に先だって行なうこともできる。なお、ステップＳ１２０とステップＳ１１０の順に工程を行なって、更にステップＳ１４０、ステップＳ１３０の順に工程を行なうようにすることもできる。

Ｃ（２）−６ 貫通孔への導電材料の充填（ステップＳ１６０）：
次に、シート積層体１１００の各貫通孔１０２６に導電材料を充填する。図１１は充填容器１１１０による導電材料の充填工程を説明する説明図である。充填容器１１１０は、導電材料を収納する容器筐体１１１２および底板１１１４と、底板１１１４を油圧シリンダなどで押し上げて導電材料をシート積層体１１００に供給するためのアクチュエータ１１１６とを備えている。図示するように、シート積層体１１００を充填容器１１１０に載置する。そして、シート積層体１１００は、図示しない位置決めピン等にて充填容器１１１０に対して位置決めされる。さらに、充填容器１１１０に載置したシート積層体１１００の上面に、押圧板１１１８を押し当てる。この押圧板１１１８は、シート積層体１１００を支え、充填容器１１１０が底板１１１４の押し上げを経て導電材料を加圧注入する圧力に抗する。

充填容器１１１０により導電材料を充填するには、導電材料を容器筐体１１１２の内部に満たした状態にて、底板１１１４をアクチュエータ１１１６で押し上げることにより行なう。底板１１１４の押し上げにより、シート積層体１１００の貫通孔１０２６に、導電材料が加圧注入される。導電材料の充填に際し、貫通孔１０２６内のエアは適宜な方法で貫通孔１０２６の外部に排出される。例えば、図１１に示す押圧板１１１８の下面に、通気性を有するシートを配置したり、この押圧板１１１８自体を多孔質で通気性を有する板材とすればよい。

図１２は本実施例による導電材料充填の様子を説明する説明図である。加圧注入された導電材料は、貫通孔１０２６に充填されると共に、この貫通孔１０２６内から内部電極層１０２４の端面１０２４ｃにまで達して固化する。このように固化した導電材料が、既述したビア電極１０２８として機能する（図４参照）。

本充填工程は、導電材料を貫通孔１０２６から内部電極層１０２４の端面１０２４ｃまで充填するために、導電材料の性質、貫通孔１０２６の孔径、加圧注入圧力などのパラメータを定めている。すなわち、導電材料として、平均粒径が２μｍ以下の金属粉末を含有して有機溶剤で調製した導電ペーストを用いている。金属粉末として、例えば、Ａｇ−Ｐｄ（ＡｇとＰｄの割合は例えば７：３とすることができる）を用いることができる。金属粉末の平均粒径が２μｍを越えると、金属粉末が内部電極層１０２４の端面１０２４ｃから貫通孔１０２６側に形成される積層方向のスペース（約２μｍ）より大きくなって、内部電極層１０２４の端面１０２４ｃにまで入り込みにくくなるからである。なお、平均粒径が３．６μｍと０．６μｍの金属粉末を含有する導電ペーストを用いたところ、３．６μｍでは電気接続性が低下したことが分かった。

また、有機溶剤としては、ブチルカルビトール、テルピネオールなどを用いることができる。また、導電ペーストは、必要に応じて、無機化合物粉末を含有してもよい。無機化合物粉末は、セラミックグリーンシート１０２２Ａと内部電極層１０２４との焼結収縮挙動の違いに起因する応力によるクラックの発生などの不具合を抑制する働きをする。このように調製した導電ペーストは、粘度を１００〜２万Ｐａ・ｓ（好ましくは２００〜２０００Ｐａ・ｓ）とする。

さらに、充填容器１１１０からの加圧注入圧力は、貫通孔１０２６の孔径や導電ペーストの粘度などの条件にもよるが、貫通孔１０２６の孔径が１２０μｍ（焼成後で１００μｍ）とした場合には、２〜７．５ＭＰａの範囲から選択すればよい。加圧注入圧力が下限値２ＭＰａ以上であれば、貫通孔１０２６への導電材料の加圧注入を確実に図ることができる。また、加圧注入圧力が上限値７．５ＭＰａ以下であれば、導電材料の粘性が高い場合であっても上記導電材料を貫通孔１０２６に確実に充填できる。

第３実施例においても、ビア電極のアスペクト比は、４〜３０であることが好ましく、４〜２５であることがより好ましく、５〜２０であることがさらに好ましい。また、ビア電極の直径は、５０〜１２０μｍであることが好ましく、６０〜１１０μｍであることがより好ましく、７０〜１００μｍであることがさらに好ましい。

前述のように、ビア電極の直径がより細く、かつアスペクト比がより高くなるとビアホールにＡｇ／Ｐｄペーストを充填する工程が困難になるが、第３実施例の積層コンデンサの製造方法によると、導電ペーストをビアホール中に加圧注入していくため、ビア電極の直径が細く、かつアスペクト比が高い場合でも重点を容易に行うことが出来る。直径が６０〜１１０μｍ（より好ましくは６０〜１００μｍ）、かつア スペクト比が５〜２０（より好ましくは８〜２０、さらに好ましくは１０〜２０）というような高アスペクト比のビア電極を有する積層コンデンサを製造するのに適した方法である。

第３実施例は、印刷により導電ペーストを充填する方法に対して、より高い粘度の導電ペーストを用いることができるため、注入後の乾燥工程時にビア電極の露出面が肉やせして凹むことがない。また、ビアホール中に加圧注入するため、より高い粘度の導電ペーストを用いても、高いアスペクト比のビアホール中に容易に注入できる利点がある。

Ｃ（２）−７ 本圧着工程（ステップＳ１７０）：
次に、こうして得られた充填容器１１１０を高温・高圧プレスによって圧着する。こうした圧着後のシート積層体１１００の圧着により、上下のセラミック層１０２２は互いに密接された状態となる。

Ｃ（２）−８ 表面電極の形成・溝入れ・脱脂・焼成・ブレーク（ステップＳ１８０）：
次に、シート積層体１１００の外面に、スクリーン印刷などにより表面電極を設ける。続いて、シート積層体１１００に、使用される積層セラミックコンデンサ１０１０の大きさに合わせて溝を入れ、溝入れ後の積層体を脱脂した後に焼成する。こうした焼成の後に、図４に示したような積層セラミックコンデンサ１０１０が形成される。なお、焼成後のシート積層体１１００を、溝入れ工程において入れられた溝（図示せず）に沿ってブレークすれば、より小型の積層セラミックコンデンサ１０１０を形成することができる。

Ｃ（３） 実施例の作用・効果：
以上説明した製造工程をとることで得られる作用・効果について説明する。

Ｃ（３）−１： 図１０に示すように、貫通孔１０２６の形成過程では、既述したようにレーザービーム１０５０が孔形成箇所に繰り返し照射され、その都度、孔深さは増していく。こうした孔形成の過程で、Ａｇ−Ｐｄの電極パターンである内部電極層１０２４は、セラミックグリーンシート１０２２Ａに比して低融点であるので、レーザービーム照射に伴う熱により、その端面１０２４ｃから先に溶融し、端面１０２４ｃは貫通孔１０２６の形成箇所から後退し、内部電極層１０２４の端面１０２４ｃと貫通孔１０２６周壁との隔たりは、最大でも２０μｍ生じる。しかし、本実施例では、導電材料の充填工程において、上述した導電材料の粘度、金属粉末の平均粒径、圧力をとることにより、導電材料が内部電極層１０２４の端面１０２４ｃの後退を起こした箇所にも入り込み、ビア電極１０２８と内部電極層１０２４との確実な導通を図ることができる。

Ｃ（３）−２： 上述のステップＳ１６０の導電材料の充填工程において、粘度の異なる４種類の導電材料、つまり１，０００Ｐａ・ｓ（試料１）、１０，０００Ｐａ・ｓ（試料２）、５０，０００Ｐａ・ｓ（試料３）、１５０，０００Ｐａ・ｓ（試料４）の導電材料を用いて積層セラミックコンデンサ１０１０を製造し、ビア電極１０２８と内部電極層１０２４との接続状態を顕微鏡により調べたところ、試料１の１，０００Ｐａ・ｓの低い粘度では十分に接続が確認され、また、試料２から試料４へと１０，０００Ｐａ・ｓ、５０，０００Ｐａ・ｓ、１５０，０００Ｐａ・ｓへと粘度が高くなるにつれて、接続の低下が確認された。また、抵抗値を調べたところ、試料４の１５０，０００Ｐａ・ｓでも試料１と比べて抵抗値の増加はさほど大きくなかったが、インダクタンスが１００〜５００％増加したことが分かった。これは、ビア電極１０２８と内部電極層１０２４との接続が不十分となった場合に、抵抗値よりもインダクタンスへの影響が大きいと考えられるからである。

Ｄ．変形例：
なお、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、ＢａＴｉＯ₃を主成分とする高誘電体セラミックを誘電体層として用いたが、他の材料を誘電体層として用いてもよい。例えば、ＰｂＴｉＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃、ＴｉＯ₂、ＳｒＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃、ＫＮｂＯ₃、ＮａＴｉＯ₃、ＫＴａＯ₃、ＲｂＴａＯ₃、（Ｎａ_1/2Ｂｉ_1/2）ＴｉＯ₃、Ｐｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃、（Ｋ_1/2Ｂｉ_1/2）ＴｉＯ₃などを、要求されるコンデンサの静電容量その他に応じて適宜選択することができる。

Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、内部電極層やビア電極の材料としてＡｇ／Ｐｄを用いたが、任意の適切な材料を用いてよい。例えば、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどが挙げられる。

Ｄ３．変形例３：
内部電極層やビア電極の数は、上記実施例の構成に限られず、任意の適切な数に変更してよい。

Ｄ４．変形例４：
第２実施例のコンデンサ本体の製造方法では、コンデンサ本体を２つに分けて積層し、ビア電極を形成したが、コンデンサ本体を３つ以上に分けてもよい。

本発明の積層コンデンサを示す垂直断面図。 本発明の積層コンデンサを示す水平断面図。 本発明の積層コンデンサの製造方法を示す説明図。 本発明の一実施例である積層セラミックコンデンサ１０１０の縦断面を示す説明図である。 ビア電極１０２８と内部電極層１０２４との接続について示す説明図である。 積層セラミックコンデンサ１０１０の製造工程を示す工程図である。 図６の工程の様子を説明する説明図である。 シートの積層が完了したときの状況とレーザー照射の様子を模式的に表す説明図である。 貫通孔１０２６を形成したシート積層体１１００を模式的に示す説明図である。 レーザー照射の様子を説明する説明図である。 充填容器１１１０による導電材料の充填工程を説明する説明図である。 導電材料の充填の様子を説明する説明図である。

符号の説明

１００…積層コンデンサ
１１０…コンデンサ本体
１２０…誘電体層
１３０ａ…第１の内部電極層
１３０ｂ…第２の内部電極層
１４０ａ…第１のビア電極
１４０ｂ…第２のビア電極
１５０ａ…第１の電極端子
１５０ｂ…第２の電極端子
１６０…第１の主面
１７０…第２の主面
１８０…ギャップ
１９０…ギャップ
２００ａ…第１のビアホール
２００ｂ…第２のビアホール
１０１０...積層セラミックコンデンサ
１０２２...セラミック層
１０２２Ａ...セラミックグリーンシート
１０２４...内部電極層
１０２４ａ...第１の内部電極層
１０２４ｂ...第２の内部電極層
１０２４ｃ...端面
１０２５（１０２５ａ，１０２５ｂ）...窓部
１０２５Ａ...窓部上下領域
１０２５Ｂ...窓部周辺領域
１０２６...貫通孔
１０２８...ビア電極
１０２８ａ...第１のビア電極
１０２８ｂ...第２のビア電極
１０３０ａ...第１の実装端子
１０３０ｂ...第２の実装端子
１０３２...カバー層
１０３３...剥離シート
１０３４...カバーシート
１０５０...レーザービーム
１１００...シート積層体
１１１０...充填容器
１１１２...容器筐体
１１１４...底板
１１１６...アクチュエータ
１１１８...押圧板

Claims (5)

1. 第１および第２の内部電極層を、誘電体層を介して交互に積層し、焼成してなるコンデンサ本体を有する積層コンデンサであって、
   前記コンデンサ本体は、その一主面上に、第１および第２の電極端子が形成されており、その内部に、前記第１の電極端子と前記第１の内部電極層とを接続するように前記コンデンサ本体の積層方向に伸びる少なくとも１つの第１のビア電極と、前記第２の電極端子と前記第２の内部電極層とを接続するように前記コンデンサ本体の積層方向に伸びる少なくとも１つの第２のビア電極と、が形成されており、
   前記ビア電極のアスペクト比は４〜３０である、
   積層コンデンサ。
2. 請求項１に記載の積層コンデンサであって、
   前記ビア電極の直径は５０〜１２０μｍである、
   積層コンデンサ。
3. 積層コンデンサの製造方法であって、
   （ａ）第１および第２の内部電極層を、誘電体層を介して交互に積層して、コンデンサ本体を得る工程と、
   （ｂ）前記コンデンサ本体の一主面上から内部に伸び、前記第１の内部電極層に接続する第１のビア電極と、前記コンデンサ本体の一主面上から内部に伸び、前記第２の内部電極に接続する第２のビア電極と、を形成する工程と、
   （ｃ）前記ビア電極の形成された前記コンデンサ本体を焼成する工程と、
   を備え、
   前記工程（ｂ）では、焼成後の前記ビア電極のアスペクト比が４〜３０となるように、前記ビア電極を形成する、
   積層コンデンサの製造方法。
4. 請求項３に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
   前記工程（ｂ）では、焼成後の前記ビア電極の直径が５０〜１２０μｍとなるように、前記ビア電極を形成する、
   積層コンデンサの製造方法。
5. 請求項３または４に記載の積層コンデンサの製造方法であって、
   （ｄ）前記ビア電極の形成された前記コンデンサ本体を２つ以上、前記第１のビア電極同士および前記第２のビア電極同士がそれぞれ接続するように、積層して結合する工程をさらに備え、
   前記工程（ｃ）では、結合された前記コンデンサ本体を焼成する、
   積層コンデンサの製造方法。

Images