JP2006278603A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 デラミネーションの発生を低減し、かつ高い寸法精度を有する電子部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを積層して加熱することにより積層グリーンシートを得る工程Ａと、積層グリーンシート上に導体層を形成し、これを複数枚、積層して加熱することにより積層体を得る工程Ｂと、積層体を焼成してセラミック電子部品を得る工程Ｃと、を含むセラミック電子部品の製造方法であって、第１のセラミックグリーンシートは、工程Ａおよび工程Ｂにおける加熱に際して溶融状態となる溶融成分を含有しており、且つ溶融成分の融点をＭ℃、工程Ａにおける加熱温度をＴ℃、工程Ａにおいて積層グリーンシートがＭ℃以上の温度に保持される時間をｔ秒としたとき、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすことを特徴とする電子部品の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層コンデンサや積層セラミック配線基板等のような電子部品の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化に伴い、積層コンデンサや積層セラミック配線基板のような電子部品において、小型化および高性能化が望まれている。例えば、積層コンデンサにおいては小型化および高容量化のためにより薄い誘電体層および導体層を多層化したものが求められている。また、積層セラミック配線基板においては小型化および配線導体の高密度化のためにより薄い絶縁層および配線導体層を多層に形成し、配線導体層の幅および間隔もより微細なものが求められている。

このような電子部品は、セラミック粉末に有機バインダー、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等によりセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどして前記グリーンシート上に導体層を形成し、ついで複数枚の導体層が形成されたグリーンシートを積層して加圧することにより圧着して積層体を得て、この積層体を焼成することで得られる。

電子部品に対する要求に対応して導体層が形成されたグリーンシートを多数積層すると、導体層が形成された領域が重なる部分とそうでないない部分ではその厚み差が大きくなる。このため積層されたグリーンシートを厚み方向に加圧した場合、導体層が形成された領域が重なる部分においては加圧力が十分に加わるものの、そうでない部分においては加圧力が十分に加わりにくくなるので、不十分な圧着となってしまいやすい。その結果、そのような積層体を焼成すると、圧着が不十分な部分でデラミネーション（層間剥離）が発生するという問題があった。

このようなデラミネーションが電子部品の内部に存在すると、容量値の変化や絶縁破壊が起りやすくなるので電気的な特性が確保できないという問題があった。

この問題に対して、特許文献１では、加圧された際の流動性が高い高流動性部分を有する積層体を用いることが提案されている。積層体を厚み方向に加圧した際に、内部電極が積層されている領域に存在する高流動性部分が残りの部分に移動して残りの部分の厚みが増大しようとすることにより、加圧力が全体に均一に加わることとなるので、デラネーションが生じ難くなるものである。

また、グリーンシート上に形成された導体層の上に別のグリーンシートを積層する場合、この導体層の断面形状にグリーンシートが追従し難いために導体層の周辺に空隙が発生し、この空隙を起因とするデラミネーションが発生しやすいという問題があった。特に導体層の間隔が微細な場合は、導体層間に空隙が発生しやすかった。

この問題に対しては、特許文献２では、グリーンシート上に導体層を形成した後、導体層の形成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することが提案されている。このような方法を用いれば、導体層の形成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することで導体層とグリーンシートとの段差をなくすことができる。このため、導体層の周辺や配線導体層間に空隙が発生することを抑え、空隙に起因するデラミネーションの発生も抑えることが可能となる。また、導体層が形成されたグリーンシートを複数枚積層しても厚み差が発生しないので、ムラなく加圧して圧着することが可能となり、圧着が不十分な部分が発生することを抑え、デラミネーションの発生を抑えることが可能となる。
特開平８−０６４４６１号公報 特開平５−２１７４４８号公報

しかしながら、従来の高流動性部分を有する積層体を用いる方法においては、高流動性部分を移動させてデラミネーションが発生しないような圧着を行なうためには、例えば厚み方向に１８０ＭＰａという高い圧力を加える必要がある。このような高い圧力を導体層が形成されたグリーンシートに加えると、グリーンシートや導体パターンの形状が変形してしまうこととなる。その結果、基板の所望の寸法精度が得られないために基板上への部品実装が困難となったり、設計通りの導体パターンの形状が得られないために、特に高周波用配線基板等ではインピーダンス整合等の電気的特性が得られなくなるという問題があった。さらに、配線導体層の間隔が微細な場合の配線導体層間に発生する空隙の問題は解決されないままであった。

また、この高流動性部分は樹脂バインダーの含有量や可塑剤の含有量が高い組成であるので、このような組成のグリーンシートは、常温で粘着性の高いものであるためハンドリングが容易でなく、またそのために積層時に空気を巻き込みやすいのでデラミネーションが発生してしまう問題点があった。

また、導体層の形成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する方法においては、導体層が形成されたグリーンシート上にさらにセラミックペーストを印刷するという工程が加わるばかりでなく、配線導体層の間隔が微細な場合は配線導体層間にセラミックペーストを印刷することが困難であった。このため、配線導体層の上にもセラミックペーストが印刷されてしまい、配線導体層上に印刷されたセラミックペーストにより、積層されて上下に配置される配線導体層間を接続するための貫通導体が配線導体層と接続されにくくなるという問題があった。

さらには、キャビティを有するような電子部品を製造する場合は、キャビティとなる貫通穴を形成したグリーンシートとキャビティの底部となる貫通穴が形成されていないグリーンシートとを積層して圧着すると、グリーンシート積層体のキャビティ底部が反ってしまうという問題があった。これは、圧着するための加圧によりキャビティの周囲だけに圧力が加わり、キャビティ周囲のグリーンシートが加圧により伸びるのに対して、キャビティ底部には圧力が加わらないのでキャビティ底部のグリーンシートは周囲から押されてしまうことによるものである。これは、電子部品がより小型でキャビティ底部の厚みがより薄い場合により発生しやすいものであった。キャビティ底部が反ってしまうと、水晶振動子やＩＣチップ等の電子素子を搭載することが困難となってしまう。搭載できても搭載された部品が傾いてしまうので、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の光半導体素子を搭載した場合は受光精度が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、デラミネーションがなく、かつ高い寸法精度を有する電子部品の製造方法を提供することである。

本発明の電子部品の製造方法は、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを積層して加熱することにより積層グリーンシートを得る工程Ａと、
前記積層グリーンシート上に導体層を形成し、これを複数枚、積層して加熱することにより積層体を得る工程Ｂと、前記積層体を焼成してセラミック電子部品を得る工程Ｃと、を含むセラミック電子部品の製造方法であって、前記第１のセラミックグリーンシートは、前記工程Ａおよび工程Ｂにおける加熱に際して溶融状態となる溶融成分を含有しており、且つ前記溶融成分の融点をＭ℃、前記工程Ａにおける加熱温度をＴ℃、前記工程Ａにおいて前記積層グリーンシートがＭ℃以上の温度に保持される時間をｔ秒としたとき、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすことを特徴とするものである。

また、本発明の電子部品の製造方法は、好ましくは前記溶融成分の融点が３５℃から１００℃であることを特徴とするものである。

本発明の電子部品の製造方法によれば、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートを加熱して積層グリーンシートを得る工程Ａにおいて、前記溶融成分の融点をＭ℃、前記工程Ａにおける加熱温度をＴ℃、前記工程Ａにおいて積層グリーンシートがＭ℃以上の温度に保持される時間をｔ秒としたとき、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすことから、第１のセラミックグリーンシートに含まれる溶融成分の第２のセラミックグリーンシートへの拡散量が適切なものとなるので、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートを確実に積層することができるとともに、第１のセラミックグリーンシート中の溶融成分が無くなってしまう、あるいは第２のセラミックグリーンシートが全体にわたって溶融成分を含むものとなることがない。

これによって、導体層が形成された積層グリーンシートを複数枚、積層して加熱することにより積層体を得る工程Ｂにおいて、第１のセラミックグリーンシートに含まれる溶融成分が溶融することによって第１のセラミックグリーンシートが軟化するので、第１のセラミックグリーンシートはその下に位置する別の積層グリーンシート上に形成された導体層のパターンの形状に追従して変形することとなる。その結果、導体層周囲や導体層間に空隙が発生することなく積層グリーンシート同士が密着することとなり、積層体を焼成して得られるセラミック電子部品はデラミネーションの発生のないものとなる。このとき、第１のセラミックグリーンシートは、加熱のみで軟化して接着性を有するものであるので、工程Ｂにおいて複数枚位置合わせして重ねた積層グリーンシートが位置ずれしないように、また、軟化した第１のセラミックグリーンシートが導体層のパターンの形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度の小さな加圧力により圧着させることができる。

そして、第２のセラミックグリーンシートは加熱時に溶融する溶融成分を含有せず、第１のセラミックグリーンシートとの積層界面近傍以外には溶融成分が拡散していないものとなることから、工程Ｂにおいて第２のセラミックグリーンシートは加熱時に軟化して変形することはないので、積層グリーンシートおよびそれに形成された導体層のパターン形状が変形することがなく、得られる積層体およびそれを焼成して得られるセラミック電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。

また、キャビティを有する電子部品を製造する場合は、大きな加圧力により積層グリーンシートを圧着させる必要がないので、キャビティ周囲部とキャビティ底部との加圧による積層グリーンシートの伸びの違いによるキャビティ底部の反りの発生を抑えることが可能となり、キャビティ底部に電子素子を精度よく確実に搭載することが可能な電子部品を得ることができる。

また、本発明の電子部品の製造方法によれば、加熱時に溶融する溶融成分の融点が３５℃乃至１００℃であるものを用いた場合は、常温では第１のセラミックグリーンシートが軟化して変形することはないので、工程Ａの積層まで、および工程Ａから工程Ｂの積層までのハンドリングが容易となるとともに、工程Ａおよび工程Ｂの加熱時に第１および第２のセラミックグリーンシート中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解することがないので、分解ガスによりデラミネーションが発生してしまうことがなく、より好ましいものとなる。

このように、本発明の製造方法によれば、セラミックグリーンシート間または積層グリーンシート間に空隙を発生させることがなく、セラミックグリーンシートの導体層の変形を抑えた積層体を得ることが可能となり、本発明の製造方法により作製されたセラミック電子部品はデラミネーションがなく、高い寸法精度を有する電子部品となる。

本発明の電子部品の製造方法について以下に詳細に説明する。

図１は本発明の電子部品の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の断面図であり、１は支持体、２は第１のセラミックグリーンシート、３は第２のセラミックグリーンシート、４は積層グリーンシート、５は導体層、６は積層体である。

まず、図１（ａ）に示すように、第１のセラミックグリーンシート２および第２のセラミックグリーンシート３をそれぞれ作製する。第１のセラミックグリーンシート２は、セラミック粉末，有機バインダー，溶融成分に溶剤（有機溶剤，水等）、必要に応じて硬度や強度を調整するための所定量の可塑剤，分散剤を加えてスラリーを得、これをＰＥＴフィルムや紙等の支持体１上にドクターブレード法，リップコーター法，ダイコーター法等により成形することによって得られる。第１のセラミックグリーンシート２の厚さは、導体層５と積層グリーンシート４との段差を埋めるために、導体層５の厚みより厚くなるように１０μｍ以上の厚みで作製される。

第２のセラミックグリーンシート３は、第１のセラミックグリーンシート２に用いるスラリーに対して、溶融成分を含まないスラリーを用いて同様に作製される。第１のセラミックグリーンシート２に含まれる第１のバインダーと第２のセラミックグリーンシート３に含まれる第２のバインダーとは同じ有機バインダーでもよいし、異なる有機バインダーでもよい。第１のセラミックグリーンシート２および第２のセラミックグリーンシート３ともに、可塑剤を添加してセラミックグリーンシート４の硬度や強度を調整すればよいが、好ましく派第２のグリーンシート３の引っ張り特性が降伏点強度０．５ＭＰａ以上でかつ降伏点伸度５０％以下とするとよい。これは、積層体６を作製する工程において、第２のセラミックグリーンシート３の引っ張り特性が降伏点強度０．５ＭＰａ以上であれば、加熱時に軟化した第１のセラミックグリーンシート２を第２のセラミックグリーンシート３でクラックや欠陥なく保持でき、かつ降伏点伸度５０％以下であれば第１のセラミックグリーンシート２が軟化しても、積層グリーンシート４は積層時に変形することなく高精度の寸法を保てるからである。

積層グリーンシート４の積層時に変形させないように、好ましくは、第１のセラミックグリーンシート２の厚みは第２のセラミックグリーンシート３より薄く、さらに好ましくは第１のセラミックグリーンシート２の厚みを出来るだけ薄くするほうがよく、導体層５の厚みより若干厚い程度１０μｍ〜１００μｍとすればよい。

セラミック粉末としては、例えばセラミック配線基板であれば、Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ガラスセラミック粉末（ガラス粉末とフィラー粉末との混合物）等が挙げられ、積層コンデンサであればＢａＴｉＯ_３系，ＰｂＴｉＯ_３系等の複合ペロブスカイト系セラミック粉末が挙げられ、電子部品に要求される特性に合わせて適宜選択される。

ガラスセラミック粉末のガラス成分としては、例えばＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（ただし、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（ただし、Ｍ^１およびＭ^２は同一または異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^１Ｏ−Ｍ^２Ｏ系（ただし、Ｍ^１およびＭ^２は上記と同じである），ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（ただし、Ｍ^３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す，ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｍ^３ _２Ｏ系（ただし、Ｍ^３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。

また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、例えばＡｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，ＴｉＯ_２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等のセラミック粉末が挙げられる。

第１のセラミックグリーンシート２および第２のセラミックグリーンシート３に配合される有機バインダーとしては、従来よりセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。

第１のセラミックグリーンシート２に含有される溶融成分は、積層体６を作製する際の加熱時に溶融状態となるものであり、炭化水素，脂肪酸，エステル，脂肪アルコール，多価アルコール等が挙げられる。スラリーを調整する際の溶媒への溶解性を考慮すると、分子量が小さくかつ極性を有する炭化水素，エステル，脂肪アルコール，多価アルコールが好ましい。さらに上述したアクリルバインダーとの相溶性を考慮すると、エステル，脂肪アルコール，多価アルコールがより好ましい。

溶融成分は上記のものの中でも、その融点が３５乃至１００℃であるものが好ましい。これは、この範囲の融点のものを用いると、常温では第１のセラミックグリーンシート２が軟化して変形することはないので、積層工程までのハンドリングが容易となり、積層体６を作製する工程における加熱時に積層グリーンシート４中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解することがないので、分解ガスによりデラミネーションが発生してしまうことがないからである。融点が３５乃至１００℃である溶融成分としては具体的には、ミリスチルアルコール，セチルアルコール，ヘキサデカノール，ポリエチレングリコール，ポリグリセロール，ステアリルアミド，オレイルアミド，エチレングリコールモノステアレート，パラフィン，ステアリン酸，シリコーン等が挙げられる。これらの中で焼成工程での分解、揮発性がよく、ヒドロキシル基を有するものは、ミリスチルアルコール，セチルアルコール，ヘキサデカノール，ステアリルアルコール，ポリエチレングリコール，ポリグリセロールである。

好ましくは、第１のセラミックグリーンシート２に含有される溶融成分の含有量は、第１のバインダー１００質量％に対して５０乃至１００質量％とするのがよい。溶融成分の量が５０質量％より少ないと、第１の有機バインダーと結びつき第１の有機バインダー中に分散する溶融成分の絶対量が足りなくなるので、積層体６を作製する工程の加熱時に第１のセラミックグリーンシート２が全体にわたり軟化せず粘着性が得られない、または第１のセラミックグリーンシート２が均一に軟化せず粘着性のない部分ができてしまうこととなり、焼成して得られる電子部品はデラミネーションが発生してしまう。溶融成分が１００質量％より多いと、第１の有機バインダーと結びつく溶融成分が過多となり、第１の有機バインダー中に分散しきれない溶融成分が凝集してしまう部分が発生し、この部分は第１の有機のバインダーが存在せず粘着性を有さない部分となるので、この部分に焼成して得られるセラミック電子部品のデラミネーションが発生してしまうこととなる。

さらに好ましくは、第１の有機のバインダーもしくは、第１の有機のバインダーと溶融成分とから成る第１のセラミックグリーンシート２の有機成分の配合量は、第１のセラミックグリーンシート２に含まれる無機粉末１００質量％に対して１０乃至５０質量％であるのがよい。有機成分の量が１０質量％より少ないと、無機成分と結びつくことで第１のセラミックグリーンシート２中に分散させる役割をもつ有機成分の絶対量が足りなくなるので、積層体６を作製する工程の加熱時に第１のセラミックグリーンシート２が全体にわたり粘着性が得られないか、または第１のセラミックグリーンシート２の粘着性が均一でない部分ができることとなり、焼成して得られる電子部品はデラミネーションが発生してしまう。有機成分が５０質量％より多いと、無機成分と結びつく有機成分が過多となり、第１のセラミックグリーンシート２中に分散しきれない有機成分が凝集してしまう部分が発生する。この部分は有機成分が存在し粘着性を有するものの、無機成分が存在しない部分となるので、焼成時における有機成分の除去によって得られる電子部品の中に空隙や空隙に起因するデラミネーションが発生することとなる。

ここで、有機成分とは第１の有機バインダーもしくは、第１の有機バインダーと溶融成分とを示す。第１のセラミックグリーンシート２を形成する際には、有機成分として溶剤および可塑剤や分散剤等を加えたスラリーを用いるが、スラリーを乾燥させて第１のセラミックグリーンシート２とするので第１のセラミックグリーンシート２の有機成分には蒸発してしまう溶剤は含まれず、可塑剤や分散剤等はその量が少ないため、有機成分とは第１の有機バインダーもしくは、第１の有機バインダーと溶融成分としている。

次に、図１（ｂ）に示すように、第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３を加熱して積層グリーンシート４を得る（工程Ａ）。このとき、溶融成分の融点をＭ℃、工程Ａにおける加熱温度をＴ℃、工程Ａにおいて前記積層グリーンシート４がＭ℃以上の温度に保持される時間をｔ秒としたとき、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすように積層グリーンシート４を作製することにより、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が過剰に溶融して第２のセラミックグリーンシート３の内部にまで拡散し、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が無くなってしまうことなく、第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３が積層することができる。

第２のセラミックグリーンシート３へ拡散する第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分の量は、アレニウスの自己拡散係数の式、拡散速度“Ｄ＝Ａ×ｅｘｐ（−Ｅ／Ｒ×（２７３＋Ｔ））”に従う。ここでＡは定数、Ｅは活性化エネルギー、Ｒは気体定数、Ｔは温度（摂氏）である。本発明人は、拡散速度は拡散量と時間の逆数に比例する点、工程Ａにおいて保持される温度は第１のグリーンシート２の融点以上で最低でも常温２５℃以上でセラミックグリーンシート中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解しない程度の温度である数００℃以内であり変動範囲が狭い点と、活性エネルギーは溶融成分の融点が上がれば変化する点とを考え、工程Ａにおける加熱温度と加熱温度に保持される時間で、第２のセラミックグリーンシート３へ拡散する第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分の量を規定できないか実験をおこなった。その結果、溶融成分の融点をＭ℃、工程Ａにおける加熱温度をＴ℃、工程Ａにおいて前記積層グリーンシート４がＭ℃以上の温度に保持される時間をｔ秒としたとき、“ｔ×（Ｔ−Ｍ）”の量が溶融成分の拡散量と比例関係であることが判明した。

すなわち、“ｔ×（Ｔ−Ｍ）”が３より小さいと、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が第２のセラミックグリーンシート３へと拡散せず、第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３の界面の接合強度が保たれず、第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３を積層することができない。

また、“ｔ×（Ｔ−Ｍ）”が２００より大きいと、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が溶融し第２のセラミックグリーンシート３の内部まで拡散することとなる。この結果、第１のセラミックグリーンシート２から第２のセラミックグリーンシート３への溶融成分の拡散する量が大きすぎるため、第１のセラミックグリーンシート２内に十分な量の溶融成分を保持できず、第１のセラミックグリーンシート２は加熱しても軟化することが出来なくなる。よって、積層体６を得る工程Ｂにおいて、第１のセラミックグリーンシート２はその上また下に位置する第２のセラミックグリーンシート３およびその上に形成された導体層５の形状に追従して変形できず、積層グリーンシート層間にデラミネーションが発生するためである。さらに第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が第２のセラミックグリーンシート３へ拡散することによって、工程Ｂにおいて第２のセラミックグリーンシート３が加熱により軟化してしまい、複数枚位置合わせして重ねた積層グリーンシート４が位置ずれしないように、また、軟化した第１のセラミックグリーンシート２を第２のセラミックグリーンシート３およびその上に形成された導体層の形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度の加圧（０．１〜１ＭＰａ）でも変形してしまう。

このとき、図１（ｂ）のように厚みの薄い第１のを支持体１上に保持した状態で、第２のセラミックグリーンシート３を積層する方がハンドリングの容易さの点でより好ましい。また、このとき、重ねた第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３が位置ずれしないように、軟化した第１のセラミックグリーンシート２を第２のセラミックグリーンシート３の形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度の加圧（０．１〜１ＭＰａ）を行なうと、より精度よく確実な圧着が可能となる。

ここで、第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３を積層して、積層グリーンシート４を得るための積層装置は、圧着面に加熱部を有し内部に冷却部を有した上パンチ部と、支持体１を保持したままの第１のセラミックグリーンシート２の下に第２のセラミックグリーンシート３を支持する下パンチ部とからなるものを用いることが好ましい。なお、ここで上パンチ部の加熱部は、通電することによって板状の抵抗体を発熱させる構造をとっているものである。このように上パンチ部の圧着面の加熱部を、板状の抵抗体を備えた構成にすることにより、抵抗体の発熱量は抵抗体材料の種類や厚みにより種々の制御が可能となり、積層グリーンシート４を均一に加熱しかつその加熱温度に保持される時間を短くする利点がある。これにより工程Ａにおいて積層時間を短くすることができ、工程Ａの生産性を高めることができる。この場合、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすために、加熱温度に保持される時間ｔ秒が小さくなる分だけ加熱温度Ｔ℃を高くして調整することができる。

さらに、第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３を積層して、積層グリーンシート４を得るための積層装置として、積層グリーンシート４を上下２本のロールとロールの間に挟みこみ、２本のロールを加温することで上下２本のロール間の積層グリーンシート４を加熱するヒートロール方式のラミネーターを用いると望ましい。上下２本のロールの挟み込む圧力で第１のセラミックグリーンシート２と第３のセラミックグリーンシート３間の空気を押し出しながら貼り合わせでき、空気の混入なく確実な積層が出来る。このヒートロール方式のラミネーターを用いると、ロールの回転速度に応じて加熱温度に保持される時間を調整することが可能となるが、前述のパンチ方式に比べ加熱温度に保持される時間が長くなる不具合がある。この場合、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすために、加熱温度に保持される時間ｔ秒が長くなる分だけ加熱温度Ｔ℃を低くして調整することができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、積層グリーンシート４の第２のセラミックグリーンシート３上に導体層４を形成する。積層グリーンシート４上に導体層５を形成する方法としては、例えば導体材料の粉末をペースト化したものをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等により印刷したり、めっき法や蒸着法等により所定パターン形状の金属膜を形成するような積層グリーンシート４上に直接形成する方法、あるいは印刷により所定パターン形状に形成した導体厚膜や所定パターン形状に加工した金属箔、めっき法や蒸着法等により形成した所定パターン形状の金属膜を、積層グリーンシート４上に転写する方法がある。導体材料としては、例えばＷ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ（パラジウム），Ｐｔ（白金）等の１種または２種以上が挙げられ、２種以上の場合は混合、合金、コーティング等のいずれの形態であってもよい。

導体層５は、積層グリーンシート４の第２のセラミックグリーンシート３上に形成されるのが好ましい。これは、第２のセラミックグリーンシート３は加熱時に溶融する溶融成分を含有せず、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が拡散していないことから、しないことから、第２のセラミックグリーンシート３は加熱時に変形することはないので、その上に導体層５を形成することにより導体層５を変形させないようにするためである。

なお、導体層５を形成する前に必要に応じて上下の層間の導体層５同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成してもよい。これら貫通導体は、パンチング加工やレーザ加工等により積層グリーンシート４に形成した貫通孔に、導体材料の粉末をペースト化したもの（導体ペースト）を印刷やプレス充填により埋め込む等の手段によって形成される。

次に、図１（ｄ）に示すように、位置合わせして積み重ねた積層グリーンシート４を、溶融成分が溶融状態となり第１のセラミックグリーンシート２が軟化して変形する程度の温度、つまり溶融成分の融点程度の温度で加熱することで、積層体６を作製する（工程Ｂ）。

積層体６を作製する工程において、第１のセラミックグリーンシート２は加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、導体層５が形成された積層グリーンシート４を積層して加熱した際に第１のセラミックグリーンシート２が軟化するので、第１のセラミックグリーンシート２はその上また下に位置する積層グリーンシート４の第２のセラミックグリーンシート３およびその上に形成された導体層５の形状に追従して変形することとなる。これにより、導体層５の周囲や導体層５間に空隙が発生することなく積層グリーンシート４同士が密着することとなり、積層体６を焼成して得られるセラミック電子部品はデラミネーションの発生のないものとなる。

また、第１のセラミックグリーンシート２は、加熱時に溶融する溶融成分を含有することから、加熱のみで第１のセラミックグリーンシート２が軟化して接着性を有するものとなるので、大きな加圧力により積層グリーンシート４を圧着させる必要がない。そして、導体層５の形成される第２のセラミックグリーンシート３は加熱時に溶融する溶融成分を含有しないことから、第２のセラミックグリーンシート３は加熱時に変形することはなく、積層した積層グリーンシート４が位置ずれしないように、また、軟化した第１のセラミックグリーンシート２を第２のセラミックグリーンシート３およびその上に形成された導体層５の形状に追従して変形するのを補助するために押さえる程度では変形しないものである。よって、積層グリーンシート４およびそれに形成された導体層５の形状が変形することがなく、さらに加圧による積層グリーンシート４への歪がなく得られる積層体６およびそれを焼成して得られるセラミック電子部品は高い寸法精度を有するものとなる。

例えば、加熱時に溶融する溶融成分を含有しない第１のセラミックグリーンシート２を用いた場合、積層体６およびセラミック電子部品の寸法精度は±０．５％程度であったが、本発明の溶融成分を含有する第１のセラミックグリーンシート２を用いた場合、積層体６およびセラミック電子部品の寸法精度は±０．３％程度となり、大幅に向上することが実験により判明した。

図１（ｄ）の最下部に位置するセラミックグリーンシートとしては、第２のセラミックグリーンシート３を用いればよい。積層コンデンサのように表面に導体層５が露出しないようなセラミック電子部品の場合は、図１（ｄ）の最上部に位置する積層グリーンシート４には導体層５が形成されていない積層グリーンシート４を用いればよく、積層セラミック配線基板のような両面に導体層５が露出するようなセラミック電子部品の場合は、最下部の第２のセラミックグリーンシート３の両面に導体層５を形成したものを用いればよい。

ここで工程Ｂにおける積層グリーンシート４の加熱条件を、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分の融点が１００℃以下で、かつ、溶融成分の融点以上の温度に保持される時間が、０．３秒以上５秒以下とするのが望ましい
加熱条件を上記のようにすると、積層グリーンシート４の第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分が過剰に溶融することがなく、第１のセラミックグリーンシート２の流動を抑えることができるので、キャビティ構造やビアホール等に第１のセラミックグリーンシート２が流れ込んでしまうこともなく、その結果、キャビティ内に配置された電極パターン上を覆ったり、ビアホールの穴を塞ぐことなく、これらの電気的接続を確保することが可能となる。

なお、工程Ｂにおける積層グリーンシート４の加熱温度が、第１のセラミックグリーンシート２の溶融成分の融点よりも高く無い場合や溶融成分の融点以上の温度における加熱時間が０．３秒に満たない場合には、溶融成分の溶融が不十分となり積層グリーンシート４の第１のセラミックグリーンシート２が軟化して発生する接着性が低下することから、積層体６内部の導体層５の周囲に空隙が生じデラミネーションが部分的に発生してしまう。また、積層グリーンシート４の加熱温度が、１００℃を超えた場合、さらには溶融成分の融点以上の温度に保持される時間が、５秒を超えてしまうと、積層体６中のバインダーや可塑剤等の有機成分が分解し、分解ガスによりデラミネーションが発生してしまったり、加熱による溶融成分の流動が大きくなってしまい、積層体６の変形や、キャビティやビアホール等に第１のセラミックグリーンシート２が軟化し、流れ込んでしまう。

ここで、積層グリーンシート４を積層するための積層装置は、圧着面に加熱部を有し内部に冷却部を有した上パンチ部と、積層グリーンシート４に導体層５が形成された積層体を支持する下パンチ部とからなるものを用いることが好ましい。なお、ここで上パンチ部の加熱部は、通電することによって板状の抵抗体を発熱させる構造をとっているものである。

このように上パンチ部の圧着面の加熱部を、板状の抵抗体を備えた構成にすることにより、積層体６を均一に加熱することが容易となり、さらに、抵抗体の発熱量は抵抗体材料の種類や厚みにより種々の制御が可能となるため、積層体６の形状などに応じて加熱状態を調整することができ、積層体６の変形や、キャビティ構造やビアホール等に溶融成分を含んだ軟化した第１のセラミックグリーンシート２が流れ込んでしまうことを一層効果的に抑えることができる。

また、積層装置は、油圧サーボ方式や電気サーボ方式を用いて、上パンチ部や下パンチ部が積層グリーンシート４の圧着の際に可動する構造のものが好ましい。このような積層装置によれば、パンチの加圧力を所望に応じて調整できるので積層体６の積層時の加圧力を小さくできる。さらに、圧着した状態で積層体６のパンチの加圧力を細かく制御することができるので、積層体６の変形や、キャビティ構造やビアホール等に溶融成分を含んだ軟化した第１のセラミックグリーンシート２が流れ込んでしまうことをさらに効果的に抑えることができる。

積層体６への加圧力が３ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．９４×１０^５Ｐａ）未満だと、圧着面との接触が不均一になりその結果、積層体６に均一な温度をかけることができにくく、積層体６内部の導体層５の周囲に空隙が生じデラミネーションが部分的に発生してしまう。一方、加圧力が２０ｋｇｆ（１９．６×１０^５Ｐａ）を超えると軟化した第１のセラミックグリーンシート２が押出される形で流動するので、極端にキャビティ構造やビアホール等に第１のセラミックグリーンシート２が流れ込んでしまう。したがって、加圧力は３〜２０ｋｇｆ／ｃｍ^２（２．９４×１０^５〜１９．６×１０^５Ｐａ）にすることが好ましい。これにより精度よく、キャビティ内に配置された電極パターン上を覆ったり、ビアホールの穴を塞ぐことなく確実な圧着が可能となる。

そして最後に、工程Ｃにおいて積層体６を焼成することにより本発明のセラミック電子部品が作製される。焼成する工程は有機成分の除去とセラミック粉末の焼結とから成る。有機成分の除去は１００〜８００℃の温度範囲で積層体６を加熱することによって行い、有機成分を分解、揮発させ、焼結温度はセラミック組成により異なり、約８００〜１６００℃の範囲内で行なう。焼成雰囲気はセラミック粉末や導体材料により異なり、大気中、還元雰囲気中、非酸化性雰囲気中等で行なわれ、有機成分の除去を効果的に行なうために水蒸気等を含ませてもよい。

焼成後の電子部品は、その表面に露出した導体層５の表面には、導体層５の腐食防止のために、または半田や金属ワイヤ等の外部基板や電子部品との接続手段の良好な接続のために、ＮｉやＡｕのめっきを施すとよい。

セラミック材料としてガラスセラミックスのような低温焼結材料を用いる場合は、積層体６の上下面にさらに拘束グリーンシートを積層して焼成し、焼成後に拘束シートを除去するようにすれば、より高寸法精度のセラミック基板を得ることが可能となる。拘束グリーンシートは、Ａｌ_２Ｏ_３等の難焼結性無機材料を主成分とするグリーンシートであり、焼成時に収縮しないものである。この拘束グリーンシートが積層された積層体は、収縮しない拘束グリーンシートにより積層平面方向（ｘｙ平面方向）の収縮が抑制され、積層方向（ｚ方向）にのみ収縮するので、焼成収縮に伴う寸法ばらつきが抑制される。このときの拘束グリーンシートも本発明の積層グリーンシート４と同様の第１のセラミックグリーンシート２と第２のセラミックグリーンシート３とを有する構成にすると、拘束グリーンシートを積層して圧着する際にも大きな加圧力を必要とせず、得られる電子部品はより高寸法精度のものとなるのでよい。

また、拘束グリーンシートには難焼結性無機成分に加えて、焼成温度以下の軟化点を有するガラス成分、例えば第２のセラミックグリーンシート３中のガラスと同じガラスを含有させるとよい。焼成中にこのガラスが軟化して第２のセラミックグリーンシート３と結合することにより第２のセラミックグリーンシート３と拘束グリーンシートとの結合が強固なものとなり、より確実な拘束力が得られるからである。このときのガラス量は難焼結性無機成分とガラス成分を合わせた無機成分に対して０．５〜１５質量％とすると拘束力が向上し、かつ拘束グリーンシートの焼成収縮が０．５％以下に抑えられる。

焼成後、拘束シートを除去する。除去方法としては、例えば研磨、ウォータージェット、ケミカルブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト（砥粒と水とを空気圧により噴射させる方法）等が挙げられる。

以上のような方法で作製されたセラミック電子部品は、その内部にデラミネーションを有さず寸法精度の高いものであるので、セラミック電子部品として要求される優れた電気特性や気密性の高いものとなる。

本発明の実施例について以下に詳細に説明する。第１のセラミックグリーンシート層用に、平均粒径１μｍのアルミナを９０質量％、焼結助剤としてシリカ、マグネシア、カルシアと、着色顔料として遷移金属の酸化物とを合わせて１０質量％の割合で調合したセラミック粉末１００質量％に対してメタクリル酸メチル樹脂を固形分で２０質量％を各々調合し、低融点成分として表１のような溶融成分を１０質量％、トルエンおよび酢酸エチルを溶媒としてボールミルにより混合し、スラリーを調整した。次にこれらの第１のセラミックスラリーをＰＥＴフィルム上にリップコーター法により厚さ５０μｍで塗布し、乾燥させて第１のセラミックグリーンシートを作製した。

続いて、第１のセラミックグリーンシート用スラリーと同様の割合で調合したセラミック粉末と有機バインダーとしてメタクリル酸メチル樹脂をセラミック粉末１００質量％に対して固形分で１０質量％、可塑剤としてフタル酸ジブチルを１質量％添加し、トルエンおよび酢酸エチルを溶媒としてボールミルにより混合してスラリーを調整し、ＰＥＴフィルム上にリップコーター法により厚さ１００μｍで塗布し、乾燥することにより第２のセラミックグリーンシートを作製した。

これらの第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートを表１の加熱温度、加熱温度を保持する時間によって０．５ＭＰａで加圧し、一体化した積層グリーンシートを作製した。このとき、作製した積層グリーンシートを観察し、内部に空気を巻き込んだフクレや、第１のセラミックグリーンシートを固定して上の第２のセラミックグリーンシートに市販の粘着テープ（ニチバン セロハンテープ品番ＣＴ−１２Ｓ）を貼ってそのまま手で引き剥がし、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートの界面で剥がれるかどうかを観察した。

この積層グリーンシートの第２のセラミックグリーンシート上に、タングステンを主成分とする導体ペーストを用いスクリーン印刷法により１０〜２０μｍの厚みで所定パターンに印刷し、導体層を形成した。

導体層を形成した積層グリーンシートをそれぞれ４層重ねあわせて厚み方向に５ｋｇ／ｃｍ^２（５０Ｎ／ｃｍ^２）の圧力および８０℃の温度で加熱圧着して積層体を作製した。

それから、得られた積層体中の有機バインダー等の有機成分や、有機成分が分解した後に残留するカーボンを除去するため、７．３３×１０^３Ｐａの水蒸気を含んだ窒素雰囲気中に約１０００℃の温度で１時間保持する熱処理を行った後、還元雰囲気中にて約１６００℃の温度で１時間保持して評価用のセラミック焼結体を作製した。

このセラミック焼結体の寸法を３次元測定器で測定し、寸法精度を調査した。また、このセラミック焼結体のクロスセクション観察を行い、セラミック層間のデラミネーションおよびブクやピンホールの発生の有無およびを調査した。

これらの結果を表１に示す。

表１における貼り合わせ評価結果のフクレは、積層グリーンシートを作製した際に、作製した積層グリーンシート中の第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートの間に空気が侵入し膨れたどうかを示す。貼り合わせ評価結果の剥がれは、積層グリーンシートを作製した際に、作製した積層グリーンシートに粘着テープで剥がしたときに第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートの界面で剥がれるかどうかを示す。

表１の結果から明らかなように、“ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦３”の試料Ｎｏ．１，７は積層グリーンシートを作製した際に、作製した積層グリーンシート中にフクレや、作製した積層グリーンシートに粘着テープで剥がしたときに剥がれが発生し、セラミック焼結体にもデラミネーションが発生していた。

また“ｔ×（Ｔ−Ｍ）≧２００”の試料のうち、試料Ｎｏ．４，６，１４，１７は積層グリーンシートを作製した際に、作製した積層グリーンシートにフクレや、作製した積層グリーンシートに粘着テープで剥がしたときに剥がれが無かったものの、セラミック焼結体にデラミネーションが発生していた（表中の総合判定の欄に×で示す）。

さらに“ｔ×（Ｔ−Ｍ）≧２００”の試料のうち、試料Ｎｏ．１２，１９は積層グリーンシートを作製した際に、作製した積層グリーンシートにフクレや、作製した積層グリーンシートに粘着テープで剥がしたときに剥がれが無く、セラミック焼結体にデラミネーションが発生しなかったものの、セラミック焼結体の寸法精度が０．５％より大きくなってしまった（表中の総合判定の欄に×で示す）。

これに対して、“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”の試料Ｎｏ．２，３，５，８，９，１０，１１，１３，１５，１６，１８は積層グリーンシートを作製した際に、作製した積層グリーンシートにフクレや、作製した積層グリーンシートに粘着テープで剥がしたときに剥がれが無く、デラミネーションのないセラミック焼結体で寸法精度が０．５％より小さい優れたものであった（表中の総合判定の欄に○で示す）。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明の電子部品の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の断面図である。

符号の説明

１・・・支持体
２・・・第１のセラミックグリーンシート
３・・・第２のセラミックグリーンシート
４・・・積層グリーンシート
５・・・導体層
６・・・積層体

Claims (2)

1. 第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを積層して加熱することにより積層グリーンシートを得る工程Ａと、
   前記積層グリーンシート上に導体層を形成し、これを複数枚、積層して加熱することにより積層体を得る工程Ｂと、
   前記積層体を焼成してセラミック電子部品を得る工程Ｃと、を含むセラミック電子部品の製造方法であって、
   前記第１のセラミックグリーンシートは、前記工程Ａおよび工程Ｂにおける加熱に際して溶融状態となる溶融成分を含有しており、且つ前記溶融成分の融点をＭ℃、前記工程Ａにおける加熱温度をＴ℃、前記工程Ａにおいて前記積層グリーンシートがＭ℃以上の温度に保持される時間をｔ秒としたとき、関係式“３≦ｔ×（Ｔ−Ｍ）≦２００”を満たすことを特徴とする電子部品の製造方法。
2. 前記溶融成分の融点が３５乃至１００℃の温度領域内にあることを特徴とする請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。

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