JP2005051195A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミック焼結体に含浸させた樹脂の硬化処理時にセラミック焼結体どうしのくっつきを解消し、生産効率を上げることのできる積層セラミック電子部品の製造方法を得る。
【解決手段】 セラミック焼結体１の内部に電極が配設された積層セラミック電子部品の製造方法であって、セラミック原料とバインダーなどを配合した配合セラミック原料を用いて、内部に電極が配設された成形体を形成する工程と、前記成形体を焼成することにより、内部に電極が配設されたセラミック焼結体１を形成する工程と、前記焼結体１の空孔２に樹脂３を含浸させる工程と、樹脂３を含浸させた後の焼結体１を洗浄して該焼結体１の表面に余分に付着した樹脂を除去する工程と、洗浄後の焼結体１の表面に離型剤５を付着させる工程と、含浸されている樹脂３を硬化させる工程とからなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法、詳しくは、高周波帯域で使用されるインダクタ、ＬＣ複合電子部品、ＬＲ複合電子部品、ＬＣＲ複合電子部品などの製造方法に関する。

近年、電子機器の高周波化が進み、インダクタやＬＣ複合部品、ＬＲ複合部品、ＬＣＲ複合部品などは、ＧＨｚ帯域の高周波に対応可能なものが求められるようになっている。

そこで、電磁波吸収体などに用いられる誘電率の低いフェライト材料として、空孔率を２０〜７０ｖｏｌ％とした発泡フェライト焼結体が知られている（特許文献１参照）。また、空孔を含有させたセラミックを用いた電子部品として、セラミックと、セラミックの内部に形成された内部電極を備え、セラミックに直径１〜３μｍの空孔を３〜３０ｖｏｌ％の割合で含有させたセラミック電子部品が提案されている（特許文献２参照）。

この種のフェライト焼結体は、空孔を高い割合で含んでいることに起因して誘電率が低く、高周波帯域でのインピーダンス特性を向上させることが可能である。また、磁路が連続していることから電磁気特性が不連続に大きく変動することがないという利点を有している。

ところで、本願発明者らは、フェライト焼結体の強度補強のために、該焼結体に樹脂を含浸させる種々の実験を試みた。樹脂を含浸させると、空孔の有無に拘わらずフェライト焼結体の強度が向上し、かつ、空孔を形成したフェライト焼結体にあっては空孔に樹脂が所定の割合で充填されることによって、インピーダンス特性のより一層の向上が図られることを知見した。

しかしながら、樹脂を含浸したセラミック電子部品においては、研磨した後の所定サイズのチップ（セラミック焼結体）を樹脂中に浸漬して引き上げた後、樹脂を硬化させる際に、チップの表面に付着している樹脂どうしが接着してチップがくっついてしまうという不具合が生じた。

チップ表面の余分な樹脂を硬化の前に洗浄して除去したとしても、洗浄液中に溶け出した樹脂が乾燥時にチップ表面に残るため、完全にチップのくっつきを解消することは困難であった。洗浄条件を厳しくすることも考えられるが、これでは焼結体の内部に含浸した樹脂も洗い流してしまうことになり、必ずしも好ましい対策ではない。
特開昭５５−５２３００号公報 特開平１１−６７５７５号公報

そこで、本発明の目的は、セラミック焼結体に含浸させた樹脂の硬化処理時にセラミック焼結体どうしのくっつきを解消し、製造効率を上げることのできる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。

以上の目的を達成するため、第１の発明は、セラミック焼結体の内部に電極が配設された積層セラミック電子部品の製造方法であって、セラミック原料とバインダーとを配合した配合セラミック原料を用いて、内部に電極が配設された成形体を形成する工程と、前記成形体を焼成することにより、内部に電極が配設されたセラミック焼結体を形成する工程と、前記セラミック焼結体に樹脂を含浸させる工程と、樹脂を含浸させた後のセラミック焼結体を洗浄する工程と、洗浄後のセラミック焼結体の表面に離型剤を付着させる工程と、前記樹脂を硬化させる工程と、からなることを特徴とする。

第１の発明に係る製造方法にあっては、セラミック焼結体に樹脂を含浸させた後、該セラミック焼結体を洗浄し、洗浄後のセラミック焼結体の表面に離型剤を付着させるようにしたため、その後の樹脂を硬化させる工程において、離型剤は互いに接着することはないので、セラミック焼結体どうしのくっつきが確実に防止されることになり、生産効率が向上する。また、樹脂の洗浄を完全に行うことは必ずしも必要ではなく、セラミック焼結体の内部に含浸した樹脂までも洗い流されることはない。

第１の発明に係る製造方法において、セラミック焼結体の表面に離型剤を付着させる工程では、セラミック焼結体を離型剤に浸漬させるようにしてもよい。

第２の発明は、前記第１の発明における離型剤付着工程と樹脂硬化工程を同時に処理する製造方法であり、洗浄後のセラミック焼結体を離型剤に浸漬させつつ加熱することによって樹脂を硬化させることを特徴とする。

第３の発明は、セラミック焼結体の内部に電極が配設された積層セラミック電子部品の製造方法であって、セラミック原料とバインダーとを配合した配合セラミック原料を用いて、内部に電極が配設された成形体を形成する工程と、前記成形体を焼成することにより、内部に電極が配設されたセラミック焼結体を形成する工程と、前記セラミック焼結体に水を含浸させる工程と、前記セラミック焼結体の表面に離型剤を付着させる工程と、前記セラミック焼結体に含浸された水を蒸発させる工程と、前記セラミック焼結体に樹脂を含浸させる工程と、前記樹脂を硬化させる工程と、からなることを特徴とする。

第３の発明に係る製造方法にあっては、セラミック焼結体にまず水を含浸させた後に該焼結体の表面に離型剤を付着させることにより、離型剤はセラミック焼結体の空孔に侵入することなく該焼結体の表面に付着する。そして、含浸された水を蒸発させ、セラミック焼結体に樹脂を含浸させるため、空孔には樹脂のみが含浸され、かつ、焼結体の表面に余分な樹脂が付着することはない。その後、樹脂を硬化させる工程において、セラミック焼結体の表面をほぼ覆っている離型剤によって該焼結体どうしのくっつきが確実に防止されることになり、生産効率が向上する。

また、セラミック焼結体の表面に付着した離型剤は、樹脂の含浸／硬化の後にセラミック焼結体の空孔部分に残存することはないので、バレル研磨などにより離型剤を焼結体の表面から完全に除去することができる。従って、その後、焼結体の表面に形成されている外部電極をめっき処理する工程でめっき液中に離型剤が混入してめっき付き性を悪化させることが解消される。

第３の発明に係る製造方法において、前記離型剤は疎水性を有するものであることが好ましい。疎水性を有する離型剤を使用することにより、予め空孔に含浸されている水に離型剤が親和することはなく、空孔への離型剤の侵入を確実に防止することができる。

前記第１、第２及び第３の発明に係る製造方法において、前記配合セラミック原料には焼失材が含まれていてもよい。配合セラミック原料に焼失材を含ませることによって、セラミック焼結体の表面及び内部に空孔を形成することができ、焼結体の誘電率が低くなり、電子部品の高周波帯域でのインピーダンス特性が向上する。さらに、この空孔に樹脂が含浸されることにより、焼結体の強度が向上すると共に、インピーダンス特性がさらに向上する。

以下、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（セラミック焼結体の構造、図１参照）
本発明に係る製造方法において製造される一例としてのセラミック電子部品は、セラミック焼結体に多数の空孔を形成し、該空孔に樹脂を含浸させたチップインダクタである。そこで、まず、樹脂が充填された空孔を有するセラミック焼結体について、図１を参照して説明する。

図１において、セラミック焼結体１の内部には複数の空孔２が形成されており、該空孔２には樹脂３が充填されている。空孔２は、その平均径が５〜２０μｍであり、セラミック焼結体１において例えば３０〜８０ｖｏｌ％の割合で形成されており、開空孔及び閉空孔を含む。この焼結体１では空孔２のうち、例えば４０ｖｏｌ％以上が樹脂３で充填されている。

セラミック焼結体１としては、磁性体セラミック、誘電体セラミック、半導体セラミック、圧電体セラミックなど、各種の機能性セラミックを用いることができる。

（第１実施例、図２〜図４参照）
ここで、積層セラミック電子部品の製造方法に関してその第１実施例について説明する。

まず、フェライト材料を得るため、所定量の酸化物原料（鉄、ニッケル、亜鉛、銅などの酸化物）を混合して８００℃で１時間仮焼した。その後、ボールミルにより粉砕し、乾燥することにより、平均粒径約２μｍの酸化物混合粉末を得た。

得られた前記酸化物混合粉末に、バインダー、分散剤、溶媒を添加し、さらに、市販の球状ポリマー（焼失材）を所定の空孔率（例えば、３５ｖｏｌ％）となるように添加して混合し、ドクターブレード法により、厚さ３０μｍのセラミックグリーンシートを作製した。空孔率は任意であるが、３０〜８０ｖｏｌ％が好ましい。

空孔を形成するための焼失材として、表面積や保形性が大きく、バインダーに対する接着性に優れた球状ポリマーを採用することにより、歩留まりを低下させることなく、バインダーの割合を減らして焼失材の割合を増やすことが可能になり、空孔率を高めることができる。

次に、前記セラミックグリーンシート上に所定形状の内部電極やビアホールを導電ペーストにて形成し、これらのシートを積層し、圧着して所定サイズにカットした。

得られた積層体を４００℃で３時間熱処理して脱バインダーを行った後、９００℃で２時間焼成し、さらに、バレル研磨により積層体の面取りを行い、長さが１．６ｍｍ、幅及び高さが０．８ｍｍの、空孔を有するセラミック焼結体１を得た。空孔２の割合は、混合する有機材料（特に、焼失材）の量を変化させることにより、調整することができる。

次に、前記セラミック焼結体１の両端部に導電ペーストを塗布して焼成し、内部電極と電気的に接続された外部電極１３，１４（図３参照）を形成した。

以上の工程によって製作されたチップインダクタ１０の構成を図３に示す。このチップインダクタ１０は、セラミック焼結体１の内部にコイル１２が配設され、セラミック焼結体１の両端部に外部電極１３，１４が配設された構造を有する。コイル１２のターン数は３０ターンとされている。

コイル１２は、図４にその一部を示すように、セラミックグリーンシート１５上に形成した所定の形状の導電体パターン１７の端部をビアホール１８にて電気的に接続した周知の構成からなる。コイル１２の端部はセラミックグリーンシート１５'に形成したビアホール１８'を介して外部電極１３又は１４に電気的に接続されている。

次に、所定の粘度になるように有機溶剤で希釈したエポキシ系樹脂に前記焼結体１を浸漬し、１０分間真空引きして空孔２にエポキシ系樹脂３を含浸（充填）させた（図２（Ａ）参照）。樹脂３の充填率は任意であるが、空孔の４０ｖｏｌ％以上に充填されていることが好ましい。

エポキシ系樹脂から取り出した焼結体１を有機溶剤にて洗浄し、その表面に付着した余分な樹脂を取り除いた（図２（Ｂ）参照）。

さらに、洗浄後の焼結体１を離型剤（例えば、シリコーンオイル、エマルジョン系の離型剤）中に潜らせ、該焼結体１の表面に離型剤５を付着させた（図２（Ｃ）参照）。そして、乾燥機にて１５０℃で２時間乾燥させ、焼結体１内に含浸したエポキシ系樹脂３を硬化させた。

樹脂３の硬化及び冷却後に焼結体１を有機溶剤中に浸漬した状態で、１０分間超音波洗浄し、焼結体１の表面に付着している離型剤５を除去した。

その後、電解めっきによりＮｉ、Ｓｎを外部電極１３，１４上に成膜し、チップインダクタ１０として完成させた。

以上の第１実施例にあっては、セラミック焼結体１に樹脂３を含浸させた後、該焼結体１を有機溶剤で洗浄し、洗浄後の焼結体１の表面に離型剤５を付着させるようにしたため、その後の樹脂３を硬化させる工程において、離型剤５は互いに接着することはなく、焼結体１どうしのくっつきが確実に防止された。

離型剤５を付着させない場合、最大で１０％、通常３〜５％の割合で発生していた焼結体１のくっつき現象が無くなり、くっつきを除去する作業工程が不要となり、生産効率が向上し、コストダウンが可能となる。

また、焼結体１の表面に余分に付着した樹脂の洗浄に関しては、必ずしも完全に行う必要はなく、焼結体１の内部に含浸した樹脂３までも洗い流されることはなかった。

（第２実施例）
本第２実施例は基本的には前記第１実施例と同様である。異なるのは、セラミック焼結体１にエポキシ系樹脂３を含浸させて洗浄した後、該焼結体１を１５０℃に加熱した離型剤（例えば、シリコーンオイル、エマルジョン系の離型剤）中に浸漬し、２時間ゆっくりと攪拌し、樹脂３を硬化させた点にある。

離型剤中でエポキシ系樹脂を硬化させることで前記第１実施例と同様の利点を得ることができた。しかも、離型剤を乾燥させる工程を簡略化できるため、生産効率がさらに向上する。

（第３実施例、図５参照）
次に、積層セラミック電子部品の製造方法に関する第３実施例について説明する。

まず、フェライト材料から酸化物混合粉末を得る工程及び該粉末にバインダーや焼失材などを添加してセラミックグリーンシートを作製する工程、さらに、該グリーンシート上に内部電極やビアホールを形成して積層し、外部電極を形成して焼成する工程は前記第１実施例に示したとおりである。

次に、前述の如く第１実施例と同様にして得られたセラミック焼結体１を水中に浸漬させて１分間真空引きして空孔２に水４（図５（Ａ）参照）を含浸させた。その後、焼結体１を水中から取り出してその表面の水分を軽く拭き取り、離型剤中に浸漬しつつ攪拌し、１分後に離型剤を排出し、液切りした。その後、焼結体１を１２０℃で１時間乾燥させた。

これにて、離型剤５が焼結体１の表面に付着する（図５（Ａ）参照）。離型剤は、親水性、疎水性のいずれであってもよいが、予め含浸されている水４と親和しない疎水性を有するもの（例えば、シリコーンオイル）を使用することが好ましい。

次に、所定の粘度になるように有機溶剤で希釈したエポキシ系樹脂に前記焼結体１を浸漬し、１０分間真空引きして空孔２にエポキシ系樹脂３を含浸（充填）させた（図５（Ｂ）参照）。樹脂３の充填率は任意であるが、空孔の４０ｖｏｌ％以上に充填されていることが好ましい。

エポキシ系樹脂から取り出した焼結体１を有機溶剤にて洗浄し、その表面に付着した余分な樹脂を取り除いた。そして、乾燥機にて１５０℃で２時間乾燥させ、焼結体１内に含浸したエポキシ系樹脂３を硬化させた。

樹脂３の硬化及び冷却後に焼結体１と直径１ｍｍのアルミナボールと水をポットに入れて、高速回転バレル装置で２０分間バレル処理を施し、焼結体１の表面に付着している離型剤５を除去した。さらに、焼結体１を超音波洗浄し、表面に付いている汚れを除去した。

その後、電解めっきによりＮｉ、Ｓｎを外部電極１３，１４上に成膜し、チップインダクタ１０として完成させた。

以上の第３実施例にあっては、セラミック焼結体１に樹脂３を含浸させる前に離型剤５を付着させておくため、余分な樹脂の除去が容易になり、しかも、水４を含浸させた後に焼結体１の表面に離型剤５を付着させることにより、離型剤５は焼結体１の空孔２に侵入することなく焼結体１の表面に付着する。そして、含浸された水４を蒸発させ、セラミック焼結体１に樹脂３を含浸させるため、空孔２には樹脂３のみが含浸される。その後、樹脂３を硬化させる工程において、セラミック焼結体１の表面をほぼ覆っている離型剤５は互いに接着することはなく、焼結体１どうしのくっつきが確実に防止された。

また、セラミック焼結体１の表面に付着した離型剤５は、樹脂３の含浸／硬化の後に空孔２に残存することはないので、バレル研磨などにより離型剤５を焼結体１の表面から完全に除去することができた。その後、焼結体１の表面に形成されている外部電極１３，１４をめっき処理する工程でめっき液中に離型剤が混入してめっき付き性を悪化させることが解消された。

（他の実施例）
なお、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、セラミック焼結体の原料成分やその組成比は任意である。また、本発明は、空孔が形成されないセラミック焼結体に対して適用することができ、かつ、空孔に含浸する樹脂も前記エポキシ系樹脂以外に種々の樹脂を用いることができる。離型剤としては、親水性、疎水性のいずれでもよく、シリコーンオイルやエマルジョン系の離型剤の他に、フッ素系樹脂などを用いることができる。

さらに、本発明に係る製造方法は、前記実施形態に示したチップインダクタのみならず、ＬＣ複合電子部品、ＬＲ複合電子部品、ＬＣＲ複合電子部品などに幅広く適用することができる。

樹脂が充填された空孔を有するセラミック焼結体の内部構造を模式的に示す断面図である。 本発明に係る製造方法の第１実施例を示し、（Ａ）は樹脂を含浸させたときの断面図、（Ｂ）は樹脂を洗浄したときの断面図、（Ｃ）は離型剤を付着させたとき断面図である。 本発明に係る製造方法にて制作したチップインダクタを示す断面図である。 前記チップインダクタの一部を示す分解斜視図である。 本発明に係る製造方法の第３実施例を示し、（Ａ）は水を含浸させて離型剤を塗布したときの断面図、（Ｂ）は水を蒸発させて樹脂を含浸させたときの断面図である。

符号の説明

１…セラミック焼結体
２…空孔
３…樹脂
４…水
５…離型剤
１０…チップインダクタ
１２…コイル（内部電極）

Claims (6)

1. セラミック焼結体の内部に電極が配設された積層セラミック電子部品の製造方法であって、
   セラミック原料とバインダーとを配合した配合セラミック原料を用いて、内部に電極が配設された成形体を形成する工程と、
   前記成形体を焼成することにより、内部に電極が配設されたセラミック焼結体を形成する工程と、
   前記セラミック焼結体に樹脂を含浸させる工程と、
   樹脂を含浸させた後のセラミック焼結体を洗浄する工程と、
   洗浄後のセラミック焼結体の表面に離型剤を付着させる工程と、
   前記樹脂を硬化させる工程と、
   からな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。
2. セラミック焼結体の表面に離型剤を付着させる工程においては、セラミック焼結体を離型剤に浸漬させることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
3. セラミック焼結体の内部に電極が配設された積層セラミック電子部品の製造方法であって、
   セラミック原料とバインダーとを配合した配合セラミック原料を用いて、内部に電極が配設された成形体を形成する工程と、
   前記成形体を焼成することにより、内部に電極が配設されたセラミック焼結体を形成する工程と、
   前記セラミック焼結体に樹脂を含浸させる工程と、
   樹脂を含浸させた後のセラミック焼結体を洗浄する工程と、
   洗浄後のセラミック焼結体を離型剤に浸漬させつつ加熱することによって前記樹脂を硬化させる工程と、
   とからな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。
4. セラミック焼結体の内部に電極が配設された積層セラミック電子部品の製造方法であって、
   セラミック原料とバインダーとを配合した配合セラミック原料を用いて、内部に電極が配設された成形体を形成する工程と、
   前記成形体を焼成することにより、内部に電極が配設されたセラミック焼結体を形成する工程と、
   前記セラミック焼結体に水を含浸させる工程と、
   前記セラミック焼結体の表面に離型剤を付着させる工程と、
   前記セラミック焼結体に含浸された水を蒸発させる工程と、
   前記セラミック焼結体に樹脂を含浸させる工程と、
   前記樹脂を硬化させる工程と、
   からな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。
5. 前記離型剤は疎水性を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
6. 前記配合セラミック原料には焼失材が含まれていることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。

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