JP2006066756A - セラミック積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 セラミック積層体を積層精度良く製造する方法を提供する。
【解決手段】 電極パターンとセラミックシートとを交互に積層してなるセラミック積層体を、表面上にセラミックグリーンシートを有する第一の基材と、表面上に電極パターンを有する第二の基材とを用意し、該セラミックグリーンシートから該第一の基材を剥離し、該剥離後のセラミックグリーンシート上に、該電極パターンを形成した第二の基材を該電極パターンが該セラミックグリーンシートに対向するように載置し、該電極パターンを該第二の基材上から該セラミックグリーンシート上に転写し、該第二の基材を、該電極パターンを該セラミックグリーンシート上に残して剥離することにより電極パターン付セラミックグリーンシートを形成し、さらに該電極パターン付セラミックグリーンシートの複数を積層し、次いで加熱、圧着することにより製造する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、電子部品、特にセラミックシートを積層して形成される積層チップコンデンサをはじめとする積層型電子部品用のセラミック積層体、特にいわゆる段差吸収層を有しないタイプのセラミック積層体の製造方法に関するものであり、より詳細には、セラミックグリーンシートを精度良く積層する方法に関する。かかる積層型電子部品の例としては、コンデンサ以外に、ＮＴＣサーミスタ、ＩＪＰ、コイル等がある。

近年、携帯電話等の電子機器の小型化および急速な普及に伴って、それらに用いられる電子部品に対しても、より高密度な実装の実現とその高性能化が求められている。受動素子として用いられる積層型電子部品においても、このような要求に応えるために、さらなる小型化、高機能化が求められている。

従来、積層型チップコンデンサのような内部電極を有するセラミック積層型電子部品の製造に際しては、いわゆる金属セラミック一体焼成法が用いられている。この方法では、未焼成のセラミックグリーンシート上に、金属粉末と有機結合材とからなる導電性ペーストを例えばマトリックス状にパターン印刷して内部電極を形成し、次いで、内部電極が形成されたセラミックグリーンシートを複数枚積層した後、その上下に内部電極の印刷されていないセラミックグリーンシートを積層してセラミック積層体を得ている。その後、こうして得られたセラミック積層体を厚さ方向に加圧してセラミック層同士を密着させ、さらにこの積層体を個々のチップに切断した後、焼成して焼結体を得、得られた焼結体の外表面に外部電極を形成してセラミック積層型電子部品を得る。

上記製造に用いるセラミックグリーンシートの連続的形成方法の一例として、ロール状に巻いた長尺のフィルムを送り出しながらその表面上にセラミックグリーンシートを連続的に形成する方法がある。かかる形成方法によれば高い生産効率でセラミックグリーシートを連続的に形成することができる。このようにして連続的に形成したセラミックグリーシートを用いてセラミック積層型電子部品を製造する方法の一つに、特許文献１に開示された積層セラミックコンデンサの製造方法がある。この方法は、図１に示すように、キャリアシート（以下、「基材」ともいう）９上に形成したセラミックグリーンシート上に内部電極を印刷した印刷シート１を送りロール１１から送り出しつつ、吸着板６により吸着しながらキャリアシート９より剥離し、所定面積に切断した後、テーブル３に吸着移載し、打ち抜き積層し、積層セラミックコンデンサとするものである。この方法によれば、キャリアシート９から、セラミックグリーンシート上に内部電極を印刷した印刷シート１を剥離し、積層するための打ち抜いたシートに、しわの発生のない静電容量のばらつきの少ない積層セラミックコンデンサを製造することができるとされている。なお、図１中、４は打ち抜きヘッド、５は金型、１０は積層シート、１２は巻取ロール、１３は吸着用の穴をそれぞれ示す。

しかし、上記先行技術の方法は、セラミックグリーンシート上に内部電極を印刷した印刷シート１をキャリアシート９から剥離する工程を有しており、この剥離は、セラミックグリーンシート上に電極膜を印刷した印刷シート１を吸着板６で吸着固定しつつ、剥離部７を介してキャリアシート９に鋭角方向に引っ張り力を加え、剥離部７を図１の矢印方向に移動させ、印刷シート１を吸着板６に固定したままキャリアシート９を剥離するものである。そして、この剥離は、後に続く個片シートへの切断工程の切断面積以上の面積範囲に亘って行う必要がある。ところが、この剥離工程で引っ張り力を加えることにより、セラミックグリーンシートとその上に形成した電極膜とが剥離の方向と平行な方向に沿って伸び、かつ剥離の方向と直角の方向に縮んでしまう。そして、かかるセラミックグリーンシートと電極膜の変形（以下、「剥離変形」という）が電極パターンの寸法及び位置の精度を低下させ、ひいては内部電極層の連続的な積層ズレを引き起こし、製品コンデンサの静電容量の低下や積層後の切断工程での内部電極露出による製品不良発生を招く傾向があった。

特開平５−９００６８号公報

従って、上述したセラミックグリーシートの連続的形成方法を、その高い生産性を維持しながら有効に利用しつつ、上記の積層ズレの問題を引き起こすことなく、極小サイズのチップ部品を高い生産効率で製造し得る方法の開発が強く望まれていた。

上記の問題は、セラミックグリーンシートの基材からの剥離を、セラミックグリーンシート上に電極膜を形成した後に行う場合に生じるものである。そこで、この剥離変形の問題を解消し得るセラミック積層体の製造方法が必要とされていた。

上記課題を解決するために、本発明は、電極パターンとセラミックシートとを交互に積層してなるセラミック積層体の製造方法であって、
表面上にセラミックグリーンシートを有する第一の基材と、表面上に電極パターンを有する第二の基材とを用意する工程；
該セラミックグリーンシートから該第一の基材を剥離する工程；
該剥離後のセラミックグリーンシート上に、該電極パターンを形成した第二の基材を該電極パターンが該セラミックグリーンシートに対向するように載置し、該電極パターンを該第二の基材上から該セラミックグリーンシート上に転写する工程；
該第二の基材を、該電極パターンを該セラミックグリーンシート上に残して剥離することにより電極パターン付セラミックグリーンシートを形成する工程；および
該電極パターン付セラミックグリーンシートの複数を積層し、次いで加熱、圧着して積層体を得る工程を含むことを特徴としている。

本発明においては、前記第一の基材が連続した帯状フィルムであり、その表面に前記セラミックグリーンシートが連続的に形成されていることが好ましい。

さらに、本発明においては、前記電極パターンの前記セラミックグリーンシート上への転写を、６０〜１００℃の温度において１〜２ＭＰａの圧力で１〜３秒間行うことが好ましい。

また、本発明においては、前記セラミック積層体がいわゆる段差吸収層を有しないものであることが好ましい。

本発明によれば、上述した連続的形成方法を用いて形成した大型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場合においても、
セラミックグリーンシートの基材からの剥離を、セラミックグリーンシート上に電極膜を形成する前に行い、セラミックグリーンシートや電極膜の剥離変形を効果的に抑制することで、上述したセラミックグリーシートの連続的形成方法の高い生産性を有効に利用しながら、上記の積層ズレの問題を引き起こすことなく極小サイズのチップ部品を高い積層精度をもって製造することができる。

以下、本発明を、その実施形態に基づき、図面を参照しつつ説明する。
図２Ａ〜２Ｈは本発明に係る積層体の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図であり、本製造方法は以下の各工程からなる。
（１）本実施形態においては、いわゆるロール・ツー・ロール方式の連続的形成方法により得られたセラミックグリーンシート連続体としての長尺セラミックグリーンシートを用いて積層体を製造した。まず、図２Ａに示すように、ポリエステルフィルム（例えばポリエチレングリコールテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム）等の合成樹脂フィルムからなる幅１８０ｍｍの帯状の第一の基材２０１をロール・ツー・ロール方式により移動させつつ（図示せず）、その表面に例えばチタン酸バリウムからなるセラミック誘電体粉末と、ポリビニルブチラール等の樹脂バインダーとエチルセルソルブ等の有機溶剤とを混合して得たセラミックペーストを、例えばドクターブレード法によって１６０ｍｍの幅に連続的に塗布して長尺のセラミックグリーンシート２０２を形成した。なお、こうして形成した基材付シート２０３は長尺の連続体であるが、図２Ａには説明の便宜上、その長さの一部のみを示し、左右に連続する部分は省略してある。

（２）次に、例えば図２Ｂにその要部断面を示したような剥離装置２００を用いて、第一の基材２０１上にセラミックグリーンシート２０２を形成した基材付シート２０３を矢印Ａの方向に移動させつつ、第一の基材２０１からセラミックグリーンシート２０２を剥離した。次いで、剥離したセラミックグリーンシート２０２連続体を所定の長さのセラミックグリーンシート片に切断した。具体的には、表面にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等によるコーティングを施したアルミニウムやフルオロカーボン樹脂のような不粘着性の材料からなる長方形板状の部材に、例えば直径０．４ｍｍの吸着用の微細な穴（図示せず）を厚さ方向に多数設けた吸着板２０４を通して真空吸引することで、第一の基材２０１上のセラミックグリーンシート２０２を吸着したまま、基材付シート２０３を矢印Ａの方向に移動させた。そして、この移動中にステンレス等の金属や機械的強度を有する樹脂からなる長方形板状の部材の一端に鋭角のエッジ状の剥離部２０５を設けた剥離板２０６を介して第一の基材２０１の進行方向と反対側斜め下方向（矢印Ｂ方向）に引っ張り力を加え、セラミックグリーンシート２０２から第一の基材２０１を剥離した。次いで、こうして第一の基材２０１を剥離したセラミックグリーンシート２０２が剥離板２０６に隣接して設けられた切断ステージ２０７上に移動した時点で、カッターユニット２０８を用いてセラミックグリーンシート２０２を切断して個片シート（長さ１６０ｍｍ）を得た。

（３）一方、図２Ｃに示すように、同じくＰＥＴフィルム等の合成樹脂フィルムからなる幅１８０ｍｍの帯状の第二の基材２０９をロール・ツー・ロール方式により移動させつつ、その表面に、例えば銀パラジウム混合粉末（Ａｇ／Ｐｄ重量比＝１／４）７０重量部と、ポリビニルブチラール樹脂５重量部とエチルセルソルブ４０重量部を均一に混合して得た内部電極ペーストを、２０ｍｍ間隔で１４０ｍｍ角の所定のパターンにスクリーン印刷法によって印刷して内部電極パターン２１０を形成した。次いで、こうして形成した電極パターン付の第二の基材２０９を１６０ｍｍの長さごとに裁断した。なお、図２Ｃは、このように裁断して得られた、１４０ｍｍ角の内部電極パターン２１０付の、幅１８０ｍｍ、長さ１６０ｍｍの第二の基材２０９を示す。

（４）次いで、図２Ｄに示すように、上記工程（２）で切断により得た所定サイズの個片セラミックグリーンシート２０２を吸着板を用いて吸着しつつ移動して転写ステージ２１１上に載置した。

（５）続いて、図２Ｅに示すように、転写ステージ２１１上に載置した個片セラミックグリーンシート２０２上に、工程（３）で得た内部電極パターン２１０付の第二の基材２０９を、内部電極パターン２１０がセラミックグリーンシート２０２に対向するように、かつセラミックグリーンシート片２０２の中心位置と内部電極パターン付の第二の基材２０９の中心位置とが一致するよう位置合わせしつつ載置した。次いで、第二の基材２０９の内部電極パターン２１０が設けられた側と反対側の表面に発熱体内蔵の熱転写ヘッド２１２を接触させ、６０〜１００℃の温度において１〜２ＭＰａの圧力で１〜３秒間加熱／加圧し、内部電極パターン２１０をセラミックグリーンシート２０２に付着させた。その後、図２Ｆに示すように、内部電極パターン２１０をセラミックグリーンシート２０２に付着させたまま、第二の基材２０９を内部電極パターン２１０から剥離し、熱転写を終了した。かかる熱転写は、内部電極パターン２１０を形成する際に用いた内部電極ペースト中に含まれるバインダー樹脂が加熱，軟化された場合のセラミックグリーンシート２０２、第二の基材２０９それぞれに対する接着力の差を利用するもので、さまざまな軟化点、融点を有する種々のバインダー樹脂の中からセラミックグリーンシート２０２、第二の基材２０９の材質や表面構造等も考慮して適切なものを選択、使用することにより、第二の基材２０９に対する接着力に比べセラミックグリーンシート２０２に対する接着力をはるかに大きくすることができる。従って、この剥離は小さな引張り力で容易に行うことができ、かつ剥離面積も内部電極パターンの形成された領域のみに限られるため、上述したようなセラミックグリーンシートや内部電極パターンの剥離変形を引き起こすことはない。このようにして内部電極パターン付セラミックグリーンシート片を得た。

（６）次いで、図２Ｇに示すように、工程（５）で得られた内部電極パターン付セラミックグリーンシート片をプレステージ２１３上に載置し、さらにその上に図２Ｈに示すように、上記各工程を繰り返し行って得た内部電極パターン付セラミックグリーンシートの複数を位置合わせ用マーク（図示せず）等を利用して位置合わせをしながら順次積層して積層体を得た。こうして得られた積層体を積層方向に最終プレスし、次いで所定の寸法のチップに切断した後、所定の温度で焼成し、得られた焼結体の内部電極と電気的接続する外部電極を焼結体端面に形成して積層型電子部品を得た。

なお、上記実施形態においては長尺の帯状基材上にセラミックグリーンシート連続体や内部電極パターンを形成したものを切断して基材付セラミックグリーンシート片や電極パターン付基材片を形成しているが、本発明においては、あらかじめ用意した所定サイズのシート状の基材上にセラミックグリーンシートや内部電極パターンを形成しても良く、かかる方法も本発明の範囲内に包含されるものである。

上記特許文献１に記載の方法では、セラミックグリーンシート上に内部電極を印刷して印刷シート１を形成しているが、乾燥したセラミックグリーンシートの表面は微細な凹凸を有しており平坦ではないため、その上に電極パターンを印刷、形成した場合、形成された電極パターンの平面寸法や厚さの精度が十分でないという問題があった。しかし、上記実施形態においてはセラミックグリーンシート上に内部電極パターンを直接印刷するのではなく、プラスチックフィルムのような平坦な表面を有する基材上に電極パターンを印刷、形成し、次いで形成された電極パターンをセラミックグリーンシート上に転写しているので、電極形成時に電極パターン層の厚さ、寸法を含めた三次元の精度を効果的に保持できるという技術的効果が得られる。

さらに、上記特許文献１に記載の方法では、キャリアシート９の剥離された、内部電極を印刷した印刷シート１を所定の大きさに切断した後、テーブル３に吸着移載して打ち抜き積層しており、かかる打ち抜き等の加工がセラミックグリーンシートと電極膜のさらなる変形を引き起こし、内部電極層の積層ズレをさらに増大させてしまうという問題があった。しかし、上記実施形態においては打ち抜き工程を採用せず、個片シートサイズに裁断する工程を採用しているのでセラミックグリーンシートや電極膜の変形をさらに有効に防止できるという効果も得ることができる。

また、一般に電極付セラミックグリーンシートの積層、熱圧着が８０〜１２０℃の温度において６〜８ＭＰａの圧力で１〜３秒間行われるのに対し、上記実施形態においては、６０〜１００℃の温度において１〜２ＭＰａの圧力で１〜３秒間という、より低圧、低温での熱転写を採用し、さらには熱圧着を最終プレス１回にのみ限って行っているので、従来の熱圧着の繰り返しによるセラミックシートや内部電極パターンの変形、特に積層体最下層側の電極パターンの変形の問題を効果的に低減することができる。

従来のセラミック積層体の製造方法の一例を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの基材付セラミックグリーンシートの準備工程を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちのセラミックグリーンシートの基材からの剥離工程を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの内部電極パターン付基材の準備工程を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの転写準備工程を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの転写工程の一部を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの転写工程の一部を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの積層準備工程を示す概略的断面図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック積層体の製造方法のうちの積層工程を示す概略的断面図である。

符号の説明

１ 印刷シート
３ テーブル
４ 打ち抜きヘッド
５ 金型
６ 吸着板
７ 剥離部
９ キャリアシート
１０ 積層シート
１１ 送りロール
１２ 巻取ロール
１３ 吸着用の穴
２００ 剥離装置
２０１ 第一の基材
２０２ セラミックグリーンシート
２０３ 基材付シート
２０４ 吸着板
２０５ 剥離部
２０６ 剥離板
２０７ 切断ステージ
２０８ カッターユニット
２０９ 第二の基材
２１０ 内部電極パターン
２１１ 転写ステージ
２１２ 熱転写ヘッド
２１３ プレステージ

Claims (4)

1. 電極パターンとセラミックシートとを交互に積層してなるセラミック積層体の製造方法であって、
   表面上にセラミックグリーンシートを有する第一の基材と、表面上に電極パターンを有する第二の基材とを用意する工程；
   該セラミックグリーンシートから該第一の基材を剥離する工程；
   該剥離後のセラミックグリーンシート上に、該電極パターンを形成した第二の基材を該電極パターンが該セラミックグリーンシートに対向するように載置し、該電極パターンを該第二の基材上から該セラミックグリーンシート上に転写する工程；
   該第二の基材を、該電極パターンを該セラミックグリーンシート上に残して剥離することにより電極パターン付セラミックグリーンシートを形成する工程；および
   該電極パターン付セラミックグリーンシートの複数を積層し、次いで加熱、圧着して積層体を得る工程を含むことを特徴とするセラミック積層体の製造方法。
2. 前記第一の基材が連続した帯状フィルムであり、その表面に前記セラミックグリーンシートが連続的に形成されている請求項１に記載の製造方法。
3. 前記電極パターンの前記セラミックグリーンシート上への転写を、６０〜１００℃の温度において１〜２ＭＰａの圧力で１〜３秒間行う請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記セラミック積層体が段差吸収層を有しないものである請求項１、２または３いずれか１項に記載の製造方法。
   

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