JP2006108351A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内部電極のエッジつぶれ、湾曲が発生することがない積層セラミック部品の製造方法を提供する。
【解決手段】グリーンシートの表面に導電性ペーストを付与して乾燥させることにより内部電極パターンを形成する第１のステップと、グリーンシートの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域にセラミックペーストを付与して乾燥させることによりセラミックパターンを形成する第２のステップと、内部電極パターンとセラミックパターンが形成された第１のグリーンシート上に第２のグリーンシートを載置した後に、内部電極パターンとセラミックパターンに第２のグリーンシートを仮圧着する第３のステップと、第１のステップから第３のステップを所定の回数だけ繰り返して重ね合わせ体を得た後で、重ね合わせ体をプレスにより一体化させて積層体を得る第４のステップと、を含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のセラミック層からなり、その内部に回路素子が形成された積層セラミック電子部品の製造方法に関するものである。

積層フィルタ等の積層セラミック電子部品の従来例１の製造方法を説明する。通常は、積層セラミック電子部品は、誘電体材料からなるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートという）を数層から数百層積層するものであるが、説明を簡単にするため、４層のグリーンシートから１個の積層セラミック電子部品が完成するものとして説明する。

図２は、製造工程のうちの一部工程におけるグリーンシート、重ね合わせ体、積層体の断面を示す工程図であり、誘電体材料及び内部電極パターンの挙動を説明するものである。

まず、セラミックグリーンシートを所定の枚数準備し、それぞれのグリーンシートの所定の位置にＶｉａホール及び／又は側面電極用貫通孔を穿孔する。次いで、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等の導電材料からなる導電性ペーストをメタルマスク印刷により前記グリーンシートのＶｉａホール及び側面電極用貫通孔に付与し、乾燥させる。

次に、図２（ａ）の如く、所定のグリーンシート２の表面に導電性ペーストをスクリーン印刷により塗布して所定のインダクタ、コンデンサ等の内部電極パターン３を形成し、乾燥させる。尚、図２においては、Ｖｉａホール及び側面電極用貫通孔は省略している。

前記所定枚数の導電性ペースト付与済みグリーンシートを１枚ずつ位置合わせしながら順次重ね合わせて同図（ｂ）の如く重ね合わせ体１ａを得た後に、該重ね合わせ体１ａを真空パック（図示せず）し、更に温水中に浸漬して同図（ｃ）の矢印で示すように静水圧を加える（プレス工程）。温水からの熱によってグリーンシート２及び内部電極パターン３が軟化した状態で静水圧で圧せられることにより、重ね合わせ体１ａは一体化して積層体１ｂとなる。同図（ｄ）に真空パックを開封して取り出した積層体１ｂを示す。

次いで、該積層体１ｂを所望の形状に切断し、焼成、メッキを施して、複数のセラミック層が積層された積層セラミック電子部品が完成することとなる。

図２（ｂ）を見ると分かるように内部電極パターン３が形成されていない部分には空隙９ができるため、プレス工程で該空隙９を埋めるように誘電体材料や内部電極パターンが流動し、積層体１ｂの内部電極の断面形状は所望している矩形ではなく、同図（ｄ）のようにエッジ部が変形したエッジつぶれ４ａが発生する。又、内部電極４ｃには内部電極４ｄの付近で湾曲４ｂが発生している。これは、内部電極パターン３ｃの上方には内部電極パターン３ｄが配設されていたが、下方には空隙９ができていたため、前記内部電極パターン３ｄにより前記内部電極パターン３ｃが押し下げられたものであり、内部電極パターン、即ち内部電極の重なり方によってはこのような湾曲が発生してしまう。

積層体１ｂにエッジつぶれ４ａや湾曲４ｂが発生すると、完成した積層セラミック電子部品の内部に形成されたコンデンサやインダクタ等の回路素子の定数が所期の数値と異なったものとなるため、積層セラミック電子部品の電気的特性が劣化して性能歩留まりが悪化する。又、積層数が多くなるとデラミネーションやクラック等の機械的不良も発生して歩留まりが悪化する。

その対策（従来例２）として、特許文献１には、グリーンシートの一方面上に複数の内部電極パターンを印刷・乾燥し、前記グリーンシートの一方面上の内部電極パターンが印刷されている部分の周囲の領域にセラミックペーストを印刷し、前記セラミックペーストが乾燥しないうちにグリーンシートの前記一方面の全面にセラミックペースト（又はセラミックスラリー）を付与し、乾燥する各工程を備えた、製造方法が開示されている。
特開平５−２１７４４８号公報

従来例２の製造方法のように、内部電極パターン及び印刷済みの第１のセラミックペーストにカーテンコータにより第２のセラミックペーストを付与した場合には、第１及び第２のセラミックペーストにより形成されるグリーンシートの表面は、内部電極パターン及び印刷済みの第１のセラミックペーストの形状に追随して段差が発生して平坦性が悪い。この平坦性の悪いグリーンシートに内部電極パターンをスクリーン印刷等により印刷すると内部電極パターンににじみ、かすれ等が発生する。これにより、回路素子として形成されたコンデンサやインダクタ等の定数が所期の数値と異なったものとなり積層セラミック電子部品の電気的特性が劣化したり、つながるべきラインが断線したりするため、性能歩留まりが悪化する。

又、通常、あるセラミック層上に形成された内部電極と、異なるセラミック層上に形成された内部電極との間を連結するために、導電性ペーストを充填したＶｉａホールが積層セラミック電子部品の内部に設けられる。しかし、前記従来例２の製造方法では、グリーンシートと接する内部電極パターン底面を除いては内部電極パターンの周囲は乾燥していないセラミックペースト（又はセラミックスラリー）に覆われ、乾燥した後にセラミックペースト及び／又はセラミックスラリーがグリーンシートとなるため、前記内部電極間を連結するためのＶｉａホールを形成することができない。従って、従来例２の製造方法によっては、セラミックコンデンサ等のような内部にＶｉａホールを必要としない積層セラミック電子部品しか製造できなかった。

更に、付与した多量のセラミックペースト及び／又はセラミックスラリーの乾燥に時間がかかるため生産性が低いと共に、カーテンコータ等の設備が必要であるため設備投資しなければならず、積層セラミック電子部品のコストアップとなっていた。

そこで、本発明は、内部電極をいかなる形状で、いかなる位置に配置したとしても、内部電極のエッジつぶれ、湾曲が発生することがないと共に、内部電極同士を連結するためのＶｉａホールを形成することができ、更にコストアップとはならない積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、複数のセラミック層からなり、その内部に内部電極を配設した積層セラミック電子部品の製造方法であって、グリーンシートの表面に導電性ペーストを付与して乾燥させることにより内部電極パターンを形成する第１のステップと、グリーンシートの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域にセラミックペーストを付与して乾燥させることによりセラミックパターンを形成する第２のステップと、内部電極パターンとセラミックパターンが形成された第１のグリーンシート上に第２のグリーンシートを載置した後に、内部電極パターンとセラミックパターンに第２のグリーンシートを仮圧着する第３のステップと、第１のステップから第３のステップを所定の回数だけ繰り返して重ね合わせ体を得た後で、重ね合わせ体をプレスにより一体化させて積層体を得る第４のステップと、を含む積層セラミック電子部品の製造方法である。

セラミックパターンの厚みを内部電極パターンの厚みよりも大きくすると共に、セラミックパターンと内部電極パターンとの間に隙間を設けることが好ましい。

第３のステップで行われる仮圧着を、加圧及び加熱による融着とすることができる。

第１の発明によれば、以下の効果が得られる。

グリーンシートの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域にセラミックパターンを形成しているため、従来例１のようにプレス工程で誘電体材料や内部電極パターンが大きく流動することがなく、積層体の内部電極の断面形状は所望している矩形となり、エッジつぶれや湾曲の発生を回避することができる。よって、性能歩留まりの向上、及びデラミネーションやクラック等の機械的不良の根絶による歩留まり向上が可能となる。

又、セラミックパターンと内部電極パターンとの間に所定の寸法の隙間を設けることにより、内部電極パターン印刷とセラミックパターン印刷の位置精度が多少悪くても、セラミックパターンと内部電極パターンとが重なり合ってセラミックパターンが内部電極パターンに乗り上げる虞がない。

内部電極パターンに対してセラミックパターンの厚みを所定量だけ厚くすれば、押接面の平面度が良好な圧着手段を用いることにより、仮圧着時に内部電極パターンとセラミックパターンとの隙間を埋めるようにセラミックパターンが変形し、内部電極パターン上面とセラミックパターン上面とを段差なく平坦とすることができる。よって、従来例２の製造方法においてグリーンシートの平坦性が悪いために発生した内部電極パターンのにじみ、かすれ等は発生しない。

更に、グリーンシートに予めＶｉａホールを穿孔し、導電性ペーストを付与しておいたものを用いれば、積層セラミック電子部品の内部にＶｉａホールを設けることができ、Ｖｉａホールが必要な積層フィルタや携帯電話機用フロントエンドモジュール等の積層セラミック電子部品にも本発明の製造方法が適用でき、上記の利点を享受できる。

又、内部電極パターンを印刷した個々のグリーンシートを重ね合わせてプレスする従来例１の製造方法では、異なる層の内部電極同士のズレ量は、内部電極パターン印刷の精度と重ね合わせの精度の両方に起因するが、本発明の製造方法では、個々のグリーンシートを重ね合わせた後で内部電極パターン印刷を行うため、異なる層の内部電極同士のズレ量は、内部電極パターン印刷の精度のみに起因する。よって、異なる層の内部電極同士のズレ量を小さく抑えることができる。

本発明の上述の目的，その他の目的，特徴，および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 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例を説明する。通常は、積層セラミック電子部品は、誘電体材料からなるグリーンシートを数層から数百層積層するものであるが、説明を簡単にするため、４層のグリーンシートから１個の積層セラミック電子部品が完成するものとして説明する。

図１は、製造工程のうちの一部工程におけるグリーンシート、重ね合わせ体、積層体の断面を示す工程図であり、誘電体材料及び内部電極パターンの挙動を説明するものである。尚、図１においては、Ｖｉａホール及び側面電極用貫通孔は省略している。

まず、必要に応じて所定の位置にＶｉａホール及び側面電極用貫通孔を穿孔したグリーンシートを所定の枚数準備し、メタルマスク印刷等によりＶｉａホール及び側面電極用貫通孔に導電性ペーストを付与し乾燥させておく。以下、この実施例の記載では、前記のＶｉａホール及び側面電極用貫通孔に導電性ペーストを付与したものもグリーンシートと呼ぶこととする。又、重ね合わせ体（後に説明する）が完成するまでは、ワークはスクリーン印刷機にセットしたままで取り外しはしないことを明記しておく。

第１のグリーンシート２ａをスクリーン印刷機にセットする。第１のグリーンシート２ａの表面にＡｇからなる導電性ペーストで内部電極パターンを印刷し、乾燥手段により乾燥させて図１（ａ）のように第１の内部電極パターン３ａ形成する。

次いで、同図（ｂ）のごとく、グリーンシート２ａの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域２１ａに、グリーンシートと実質的に同材質からなるセラミックペーストでセラミックパターンを印刷し、乾燥手段により乾燥させて第１のセラミックパターン５ａを形成する。

尚、第１のセラミックパターン５ａの厚みを第１の内部電極パターン３ａの厚みよりも大きくすると共に、第１のセラミックパターン５ａと第１の内部電極パターン３ａとの間に隙間６を設けることが好ましい。以下の工程において、セラミックパターンと内部電極パターンの相対的な形状は同様としている。

次に、同図（ｃ）のごとく、第１の内部電極パターン３ａと第１のセラミックパターン５ａが形成された第１のグリーンシート２ａ上に第２のグリーンシート２ｂを位置決めして載置した後に、第２のグリーンシート２ｂ上から圧着手段７を用いて矢印の方向に加圧すると共に加熱し、第１の内部電極パターン３ａと第１のセラミックパターン５ａに第２のグリーンシート２ｂを融着させて仮圧着する。圧着手段７の押接面７１の平面度を良好にしておけば、同図（ｄ）のごとく第２のグリーンシート２ｂの表面２ｂ１も平坦にすることができる。

次いで、導電性ペーストで内部電極パターンを印刷し、乾燥手段により乾燥させて同図（ｅ）のように第２の内部電極パターン３ｂを形成する。

次いで、同図（ｆ）のごとく、グリーンシート２ｂの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域２１ｂに、グリーンシートと実質的に同材質からなるセラミックペーストでセラミックパターンを印刷し、乾燥手段により乾燥させて第２のセラミックパターン５ｂを形成する。

次に、同図（ｇ）のごとく、第２の内部電極パターン３ｂと第２のセラミックパターン５ｂが形成された第２のグリーンシート２ｂ上に第３のグリーンシート２ｃを位置決めして載置した後に、第３のグリーンシート２ｃ上から圧着手段７を用いて矢印の方向に加圧すると共に加熱し、第２の内部電極パターン３ｂと第２のセラミックパターン５ｂに第３のグリーンシート２ｃを融着させて仮圧着する。圧着手段７の押接面７１の平面度を良好にしておけば、同図（ｈ）のごとく第３のグリーンシート２ｃの表面２ｃ１も平坦にすることができる。

次いで、導電性ペーストで内部電極パターンを印刷し、乾燥手段により乾燥させて同図（ｉ）のように第３の内部電極パターン３ｃを形成する。

次いで、同図（ｊ）のごとく、グリーンシート２ｃの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域２１ｃに、グリーンシートと実質的に同材質からなるセラミックペーストでセラミックパターンを印刷し、乾燥手段により乾燥させて第３のセラミックパターン５ｃを形成する。

次に、同図（ｋ）のごとく、第３の内部電極パターン３ｃと第３のセラミックパターン５ｃが形成された第３のグリーンシート２ｃ上に第４のグリーンシート２ｄを位置決めして載置した後に、第４のグリーンシート２ｄ上から圧着手段７を用いて矢印の方向に加圧すると共に加熱し、第３の内部電極パターン３ｃと第３のセラミックパターン５ｃに第４のグリーンシート２ｄを融着させて仮圧着する。

以上で、同図（ｌ）に示すような重ね合わせ体１ａが完成する。該重ね合わせ体１ａをスクリーン印刷機から取り外した後に、従来例１で説明した公知の方法により真空パックし、更に温水中に浸漬して静水圧を加える（プレス工程）。温水からの熱によってグリーンシート、内部電極パターン、セラミックパターンが軟化した状態で静水圧で圧せられることにより、重ね合わせ体１ａは一体化して積層体１ｂとなる。同図（ｍ）に真空パックを開封して取り出した積層体１ｂを示す。

次いで、該積層体１ｂを所望の形状に切断し、焼成、メッキを施して、複数のセラミック層が積層された積層セラミック電子部品が完成することとなる。

図１（ｍ）を見ると分かるように、内部電極４の断面は略矩形を維持しており、エッジつぶれや湾曲は発生していない。

前記した内部電極パターン印刷に際して、例えばグリーンシートをセットするスクリーン印刷機のセッティング面に設けたマーカをＣＣＤカメラ等で観察しながらスクリーン版を位置決めして、グリーンシートへの内部電極パターン印刷を行えば、異なる層の内部電極同士のズレ量は、内部電極パターン印刷の精度のみに起因するため、異なる層の内部電極同士のズレ量を小さく抑えることができる。

同様に、前記マーカをＣＣＤカメラ等で観察しながらグリーンシートを位置決めして載置すれば、Ｖｉａホールの設計位置からのズレ量も小さく抑えることができる。又、前記マーカをＣＣＤカメラ等で観察しながらスクリーン版を位置決めして、グリーンシートへのセラミックパターン印刷を行えば、セラミックパターンの設計位置からのズレ量も小さく抑えることができる。

本発明の実施形態を実施例により具体的に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本発明に係る積層セラミック電子部品の製造工程の一部を説明する工程図である。 従来例１の積層セラミック電子部品の製造工程の一部を説明する工程図である。

符号の説明

１ａ…重ね合わせ体
１ｂ…積層体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…グリーンシート
３、３ａ、３ｂ、３ｃ…内部電極パターン
４…内部電極
４ａ…エッジつぶれ
４ｂ…湾曲
５ａ、５ｂ、５ｃ…セラミックパターン
６…隙間
７…圧着手段
９…空隙

Claims (3)

1. 複数のセラミック層からなり、その内部に内部電極を配設した積層セラミック電子部品の製造方法において、
   グリーンシートの表面に導電性ペーストを付与して乾燥させることにより内部電極パターンを形成する第１のステップと、
   前記グリーンシートの表面であって導電性ペーストが付与されていないグリーンシート露出領域にセラミックペーストを付与して乾燥させることによりセラミックパターンを形成する第２のステップと、
   前記内部電極パターンとセラミックパターンが形成された第１のグリーンシート上に第２のグリーンシートを載置した後に、内部電極パターンとセラミックパターンに前記第２のグリーンシートを仮圧着する第３のステップと、
   第１のステップから第３のステップを所定の回数だけ繰り返して重ね合わせ体を得た後で、該重ね合わせ体をプレスにより一体化させて積層体を得る第４のステップと、
   を含む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. 前記セラミックパターンの厚みは、前記内部電極パターンの厚みよりも大きく、前記セラミックパターンと前記内部電極パターンとの間に隙間を設けてい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. 第３のステップで行われる仮圧着は、加圧及び加熱による融着であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
   

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