JP2006040910A

JP2006040910A - セラミック積層部品の製造方法

Info

Publication number: JP2006040910A
Application number: JP2004213868A
Authority: JP
Inventors: Masashi Fukuda; 真史福田; Toshio Nozaki; 利夫野崎
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】高精度のチップ形セラミック積層電子部品を高い歩留まりで生産することができ、低原価で量産性に優れたチップセラミック積層電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、外部電極を有する略直方体のセラミック積層部品の製造方法であり、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体の所定側面に外部電極をスクリーン印刷することで複数の積層部品グリーン体の側面に外部電極を形成する工程を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は一般電子機器等に使用されるセラミックフィルター等のセラミック積層電子部品の製造方法に関するものである。特に、本発明は、内部回路が内蔵された積層電子部品の外部電極の形成方法に特徴を有するセラミック積層電子部品の製造方法に関するものである。

従来のセラミック積層電子部品の製造方法は、まず、内部回路用の導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所要数積層し、グリーン積層体を得る。次に、グリーン積層体を電子部品ひとつひとつになるようチップに切断し、チップを整列させて焼成する。次いで、焼成されたチップの面取りを行い、外部電極を形成し、積層電子部品を得る方法である。例えば、小型かつ高精度の積層電子部品の作成方法が特許文献１に開示されている。

特開昭６３−１２１２０号公報

しかしながら上記従来の方法では焼成前にチップに切断し、切断されたチップを焼成した後外部電極を形成する。このため、外部電極形成時には微小のチップに均一な幅に外部電極を形成するためにチップの複雑な整列作業を必要とし、多大の生産工数を要する問題点がある。

また、上記引用文献１にもあるように、外部電極の内部との接続を確実なものにするため、チップの各エッジ部のバリを除去する必要があり、焼成後の面取り作業を要し作業性に欠ける問題点があった。更にチップが微小なため焼成後の面取りでは高精度の寸法形状が得にくく、製品歩留まりが低いという問題点もあった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、高精度のチップ形セラミック積層電子部品を高い歩留まりで生産することができ、低原価で量産性に優れたチップセラミック積層電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、外部電極を有する略直方体のセラミック積層部品の製造方法であり、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体の所定側面に外部電極をスクリーン印刷することで複数の積層部品グリーン体の側面に外部電極を形成する工程を有することを特徴とするセラミック積層部品の製造方法に関する。

また、本発明は、前記部品連結構造体が、複数のセラミックグリーンシートの積層体と積層体保持シートとを接着し、グリーンシートの厚み方向をＺ方向、グリーンシート面と平行で互いに直角な方向をそれぞれＸ方向とＹ方向としたときに、Ｘ−Ｚ面で、接着された前記グリーンシート積層体と前記積層体保持シートとを実質的に切断し、Ｙ−Ｚ面で、前記積層体保持シートは切断せずにグリーンシート積層体を切断するように切込みを入れることにより製造されることを特徴とする請求項１記載のセラミック積層部品の製造方法に関する。

また、本発明は、前記複数の積層部品グリーン体の所定側面に同時に外部電極を印刷した積層部品連結構造体から積層体保持シートを剥がし、前記積層部品グリーン体を焼成することを特徴とする前記セラミック電子部品の製造方法に関する。

さらに、本発明は、外部電極を有する略直方体のセラミック積層部品を得るための積層部品連結構造体であり、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体に関する。

前記積層体保持シートが、加熱により接着力が減少する熱剥離シートであることが好ましい。

本発明は、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体を使用し、それらの側面に一度に外部電極をスクリーン印刷法で塗布し、その後、積層体保持シートを剥がすことにより、個々の積層部品を得、焼成してセラミック積層部品を作製することができるため、著しく生産工数を削減できる。また、内部電極と外部電極の密着性が良く、製造が容易であるため低価格でセラミック積層部品を作製することができる。

さらに、前記部品連結構造体が、複数のセラミックグリーンシートの積層体と積層体保持シートとを接着し、グリーンシートの厚み方向をＺ方向、グリーンシート面と平行で互いに直角な方向をそれぞれＸ方向とＹ方向としたときに、接着された前記グリーンシート積層体と前記積層体保持シートとをＸ−Ｚ面で切断し、前記積層体保持シートの少なくとも一部を切断せずかつグリーンシート積層体を完全に切断するようにＹ−Ｚ面で切込みを入れることにより製造されるため、容易にセラミック積層部品を得ることができる。

本発明において、セラミック積層部品は、内部回路用の導電パターンが印刷されたセラミックシートが適宜積層され、少なくとも側面に外部電極が形成された構造を有するセラミックコンデンサ、フィルタ、デュプレクサ等の略直方体のセラミック積層部品である。

本発明のセラミック積層部品の製造方法は、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体の所定側面に外部電極をスクリーン印刷することで複数の積層部品グリーン体の側面に外部電極を形成する工程を有する。

積層部品連結構造体は、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した構造を有するものであり、例えば、複数のセラミックグリーンシートの積層体と積層体保持シートとを接着し、グリーンシートの厚み方向をＺ方向、グリーンシート面と平行で互いに直角な方向をそれぞれＸ方向とＹ方向としたときに、接着された前記グリーンシート積層体と前記積層体保持シートとをＸ−Ｚ面で切断し、前記積層体保持シートの少なくとも一部を切断せずかつグリーンシート積層体を完全に切断するようにＹ−Ｚ面で切込みを入れることにより好適に製造される。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のセラミック積層部品の製造方法の一実施形態を示す製造工程の概略図である。図１において、１はグリーンシート積層体、２は表面電極、３は切断用のマーカであり、側面や内部のみならずグリーンシート積層体の表面にあっても良い。４はグリーンシート積層体を切断する際使用する積層体保持シートで、市販の熱剥離シートなどでもよい。５ｘは、グリーンシート積層体を積層体保持シートととも切断するための切込みであり、５ｙは、グリーンシート面上では切込み５ｘとは直角方向に且つ、厚み方向にはグリーンシート積層体は完全に切断し、積層体保持シート３は完全には切断しないように入れた切込みである。９はグリーンシート積層体を切断することにより得られる積層部品グリーン体であり、６は積層部品グリーン体９が積層体保持シート４により連なる棒状の積層部品連結構造体、７は内部電極、８は外部電極、１０は焼成後のセラミック積層部品である。

図１（ａ）のグリーンシート積層体１は、セラミック粉から通常の方法で作製されたグリーンシートに必要により内部回路用の導電パターン等を印刷し、これらセラミックグリーンシートを適宜積層し仮圧着、本圧着を行うことにより作製できる。グリーンシートに導体パターンを印刷するときに、後工程で切断位置を示すマーカを印刷することにより、グリーンシート積層体１に図１（ａ）に示すようなマーカ３を入れることができる。また、グリーンシート積層体１の上下面には、表面電極２のパターンを予め積層することによりもしくは、積層後印刷することにより形成することもできる。仮圧着は２０〜７０℃、１０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２の条件で加圧することが好ましい。２０ｋｇ／ｃｍ^２未満では確実に圧着されず、積層されたグリーンシートがずれてしまうからである。更に好ましくは、５０〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２以上である。また、本圧着は仮圧着体を加圧用治具にセットし、仮圧着よりも強い条件で行う。本圧着の条件としては、圧力２０〜４００ｋｇ／ｃｍ２で、温度５０〜９５℃で行われることが好ましい。

次いで、前記グリーンシート積層体１にグリーンシート積層体１を切断する際使用する積層体保持シート４を貼り付け、図１（ｂ）に示した積層体保持シート４とグリーンシート積層体１との一体化したものを作製する。積層体保持シート４は、グリーンシート積層体１を切断する際には、グリーンシート積層体１を固定するに十分な接着力を有し、切断後は、特定の条件で容易に接着力を弱めることのできるシートである。特に、積層体保持シート４は、前記積層体保持シートが積層体を切断する際においては前記積層部品グリーン体を固定するに充分な接着力を有し、加熱により前記積層部品グリーン体との接着力が減少する熱剥離シートであることが好ましい。例えば、常温からある温度までは通常の粘着シートと同じように接着し、それ以上の温度（例えば、９０℃、１２０℃、１５０℃等）に加熱するだけで簡単にはがすことができる熱剥離シートが好ましい。このようなシートとして、温度により粘着力が変化する材料を基材上に塗布したシートがある。また、積層体保持シート４の厚みは３０〜２５０μｍ以上が好ましい。

次に、積層体保持シート４とグリーンシート積層体１とを一体化したものに図１（ｃ）に示したように、マーカ２の位置で切込み５ｘと５ｙとを入れる。グリーンシートの厚み方向をＺ方向、グリーンシート面と平行で互いに直角な方向をそれぞれＸ方向とＹ方向としたときに、切込み５ｘはＸ−Ｚ面にあり、切込み５ｙはＹ−Ｚ面にある。そして、接着された前記グリーンシート積層体１と前記積層体保持シート４とをＸ−Ｚ面にある切込み５ｘにより実質的に切断し、Ｙ−Ｚ面で前記積層体保持シートは切断せずかつグリーンシート積層体を切断するように切込み５ｙを入れることにより図１（ｄ）の積層部品連結構造体が製造される。積層体保持シート４として、加熱により前記積層部品グリーン体との接着力が減少する熱剥離シート、即ち、粘着力が低温で強く高温で小さくなる熱剥離シートを用いた場合、切断は、グリーンシート積層体１と積層体保持シート４との接着強度が十分に大きい温度範囲で行うことが好ましい。例えば、熱剥離シートとしてポリエステルの基材上に熱剥離粘着剤を塗布し、加熱するだけで粘着剤層が発泡して接着力がなくなり被着体を剥離できるシートを用いた場合、グリーン積層体切断機により温度２０〜１１０℃の条件で行うことが好ましい。

なお、接着された前記グリーンシート積層体１と前記積層体保持シート４とをＸ−Ｚ面にある切込み５ｘにより実質的に切断するとは、前記グリーンシート積層体１と前記積層体保持シート４とを完全に切断するだけでなく、積層体保持シート４を１〜１００μｍ程度残すよう切断刃を切込み、切断工程終了後に図１（ｄ）の積層部品連結構造体に分離できるように調節して切断することも意味する。更に好ましくは積層体保持シート４を１〜２０μｍ以下残すよう調節し、切断工程終了後に電子部品グリーン体が連続して連なる棒状の積層体６に容易に分離してもよい。

また、これと直交する方向の切込み５ｙは、積層体保持シート４は切断しないが、積層体保持シート４の途中まで切断刃を切り込むようにしてもよい。

上記のように切込み５ｘ、５ｙにより、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体６を得ることができる。このように、グリーンシート積層体１から積層部品グリーン体９が平行に配置された棒状の積層部品連結構造体６（積層体保持シート４付）毎に分離することができ、次工程の外部電極形成を、一括して大量にさらには高精度に行うことが可能となる。

次いで、図１（ｅ）に示したように、積層部品連結構造体６の切断両面に、Ａｇペーストをスクリーン印刷法で塗布し、外部電極８を形成する。この際、積層部品グリーン体９が連続して連なる積層部品連結構造体６をメカクランプ等により固定するかあるいは、吸引により固定するなど、通常、電極を印刷する工程で行う方法により固定し、スクリーン印刷法により印刷する。なお、印刷においては、積層部品連結構造体６を１本もしくは数本〜数十本ならべて上記メカクランプによる方法や、吸引による方法で同時に固定し、印刷することで外部電極形成を、一括して大量に精度よく行うことができる。

次に、図１（ｅ）に示した積層部品連結構造体６から積層体保持シート４を剥がし、個々の外部電極を形成した積層部品グリーン体を分離することで、焼成前の多数の積層部品グリーン体９を得ることができる。積層部品連結構造体６から積層体保持シート４を剥がす方法は、例えば、積層体保持シート４に９０℃の温度までは粘着力のある熱剥離シートを使用した場合、その温度以上に加熱することで積層体保持シート４をはがすことができ、積層部品グリーン体９を小分けすることができる。

そして、得られた外部電極を形成した積層部品グリーン体９を焼成しセラミック積層部品１０を作製する。焼成は８２０〜９００℃で行うのが好ましい。８２０℃より低い温度では、特性を発現するために必要となるセラミックの密度を得ることができず、また、９００℃を超える温度での焼成では電極の融解が起きはじめるためである。

このようにして得られたセラミック積層部品１０は、従来の製造方法で得られたものに比べ外部電極の寸法バラツキが小さく、特性バラツキも著しく小さい。また、電子部品グリーン体が連続して連なる棒状の積層体６に外部電極を形成するため、従来の素子整列作業が不要となり、著しく生産工数を削減でき、省力化を行うことができる。そして、外部電極を形成した後積層部品グリーン体を焼成するため、内部の電極との接続が確実となり、従来技術において必要であったエッジ部のバリの除去、面取り作業が不要となり高い製品歩留まりを達成できる。

本発明の方法によりセラミック積層部品を作製した。その実施例を示す。誘電率２１の誘電体粉末から製造されたセラミックグリーンシートに、市販の導電性ペースト（Ａｇ）をスクリーン印刷法により塗布し内部電極を作製した。本実施例１のセラミック積層部品においては内部電極を印刷した層は全部で１３層あり、その層を含めセラミックグリーンシートの総数は１６層である。切断用マーカパターンは８層の内部電極と同時に印刷した。このセラミックグリーンシートを仮積層装置により温度６５℃、圧力約１００ｋｇ／ｃｍ^２、２０秒の条件で順次積層し、仮積層体を作製した。次に、仮積層体を加圧用治具にセットし、温水ラミネーターにより温度８５℃、圧力約２００ｋｇ／ｃｍ^２で１分間、本圧着しグリーンシート積層体を得た。

そして、このグリーンシート積層体に日東電工（株）製の熱剥離シート、リバアルファを貼り付け、切断機により切断した。切断は温度９０℃の条件で、切断用マークを認識し行い、切断の方向は、はじめ熱剥離シートの途中まで切込みを入れるＹ方向から行い、次いで熱剥離シートも含めすべてを切断するＸ方向を切断した。切断後にＸ方向の切断ラインにそってグリーンシート積層体を分離し、熱剥離シート上に４４個の積層部品が連なる積層部品連結構造体を得た。

外部電極の印刷は通常のスクリーン印刷装置を用い、市販の導電性ペースト（Ａｇ、ガラスフィラー）により行い、前記積層部品連結構造体を吸引により固定し、切断面の片面に図１（ｅ）に示すような外部電極を印刷した。その後、温度７０℃で５分間乾燥した後、反対面にも同様に印刷し積層部品のそれぞれに外部電極を作製した。この方法により、複数の積層部品のそれぞれの適切な位置に外部電極を容易に形成することができた。

外部電極を作製した積層部品連結構造体を温度１３０℃の乾燥機に１０分間放置し、熱剥離シートから剥離させ、積層部品グリーン体に小分けした。この方法により、複数の積層部品の繋がった積層部品連結構造体から、容易に個々の積層部品を分離することができた。

焼成は通常のプッシャー炉にて８８０℃の条件で行い、セラミック積層部品１０を得た。得られたセラミック積層部品は、外部電極の位置も含め良好な特性を示した。

本発明の一実施例におけるセラミック積層電子部品の各製造工程での各種要素の斜視図である。

符号の説明

１グリーンシート積層体
２表面電極
３切断マーカ
４積層体保持シート
５ｘグリーンシート積層体のＸ−Ｚ面の切込み
５ｙグリーンシート積層体のＹ−Ｚ面の切込み
６電子部品グリーン体が連続して連なる棒状の積層体
７内部電極
８外部電極
９積層部品グリーン体
１０セラミック積層部品

Claims

外部電極を有する略直方体のセラミック積層部品の製造方法であり、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体の所定側面に外部電極をスクリーン印刷することで複数の積層部品グリーン体の側面に外部電極を形成する工程を有することを特徴とするセラミック積層部品の製造方法。
前記部品連結構造体が、複数のセラミックグリーンシートの積層体と積層体保持シートとを接着し、グリーンシートの厚み方向をＺ方向、グリーンシート面と平行で互いに直角な方向をそれぞれＸ方向とＹ方向としたときに、Ｘ−Ｚ面で、接着された前記グリーンシート積層体と前記積層体保持シートとを実質的に切断し、Ｙ−Ｚ面で、前記積層体保持シートは切断せずにグリーンシート積層体を切断するように切込を入れることにより製造されることを特徴とする請求項１記載のセラミック積層部品の製造方法。
前記複数の積層部品グリーン体の所定側面に同時に外部電極を印刷した積層部品連結構造体から積層体保持シートを剥がし、前記積層部品グリーン体を焼成することを特徴とする請求項１記載のセラミック電子部品の製造方法。
外部電極を有する略直方体のセラミック積層部品を得るための積層部品連結構造体であり、前記積層部品の焼成前の積層部品グリーン体を、複数、帯状の積層体保持シート上に一列に平行に配置した積層部品連結構造体。
前記積層体保持シートが、加熱により接着力が減少する熱剥離シートであることを特徴とする請求項４記載の積層部品連結構造体。