JP2007053210A - セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の端子電極の高さが均一化されたセラミック電子部品を容易に得ることができ、端子電極の材料選択の幅を十分に広げることができるセラミック電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】 積層セラミックチップコンデンサの製造方法は、コンデンサ本体３の電極配置面５に、導電ペーストを印刷して、複数の端子電極前駆体７を形成する印刷工程と、端子電極前駆体７から有機溶剤を除去する溶剤除去工程と、複数の端子電極前駆体７を、加圧して高さを均一化する加圧工程と、加圧された端子電極前駆体７からバインダを除去すると共に、当該端子電極前駆体７を焼成させる焼成工程と、を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、セラミック電子部品の製造方法に関するものである。

従来のセラミック電子部品として、下記特許文献１に開示された積層セラミックチップコンデンサが知られている。このコンデンサは、電子部品本体とその表面に配列された複数の端子電極とを備えている。このようなセラミック電子部品において、各端子電極は、電子部品本体表面からの高さが十分に均一化されていることが好ましい。その理由は、複数の端子電極の高さが均一化されていると、電子部品の実装がより良好となるからである。このように端子電極の高さを均一化する方法として、特許文献２及び特許文献３に開示された方法が知られている。特許文献２に記載の方法によれば、完成後の端子電極を加熱しながら加圧整形することで、端子電極の高さを均一化する方法が提案されている。特許文献３に記載の方法によれば、未焼成状態の電子部品本体の表面に保護フィルムを付し、この保護フィルムに形成された貫通孔に導電ペーストを充填した後にプレスし、保護フィルムを除去することにより、端子電極を、保護フィルムの厚み相当分の高さに均一化する方法が提案されている。
特開２００１−１８９２３４号公報 特開平１０−１１２４８０号公報 特開２００４−９５６８５号公報

しかしながら、特許文献２の方法では、セラミック電子部品の端子電極材料として一般に使用されるＮｉ，Ｃｕ，Ａｇ等の金属材料を、端子電極の材料として採用した場合、それらの金属材料が高融点であるため、焼成後において端子電極を加熱しながら加圧整形することが極めて困難となり、端子電極の高さを均一化することが困難である。また、特許文献３の方法では、端子電極が内部電極及びセラミックスと同時に焼成出来る材料である必要があり、適用される電子部品の端子電極の材料が限定されてしまう。

そこで、本発明は、複数の端子電極の高さが均一化されたセラミック電子部品を容易に得ることができ、端子電極の材料選択の幅を十分に広げることができる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。

本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、電子部品本体の表面における複数の箇所に、有機溶剤とバインダとを含む導電ペーストを印刷して、導電ペーストからなる複数の端子電極前駆体を形成する印刷工程と、端子電極前駆体から有機溶剤を除去する溶剤除去工程と、有機溶剤が除去された複数の端子電極前駆体を、電子部品本体側に向かって加圧して複数の端子電極前駆体の高さを均一化する加圧工程と、加圧された端子電極前駆体からバインダを除去すると共に、当該端子電極前駆体を焼成させて、電子部品本体及び電子部品本体の表面上に設けられる複数の端子電極を有するセラミック電子部品を得る焼成工程と、を備えたことを特徴とする。

このセラミック電子部品の製造方法では、電子部品本体の表面に導電ペーストを印刷することで端子電極前駆体を形成している。そして、溶剤除去工程において、この端子電極前駆体から有機溶剤が除去される。その後、加圧工程において、端子電極前駆体が加圧され、その高さが均一化される。この段階では、端子電極前駆体はバインダを含んでおり、バインダを含まない場合に比べて柔らかい状態なので、加圧により電子部品本体の表面からの高さが低くなるように容易に塑性変形する。端子電極前駆体が塑性変形し高さが均一化された後、この端子電極前駆体からバインダを除去するとともに、端子電極前駆体を焼成することによって端子電極を完成させる。このように、上記製造方法では、バインダを除去する前に端子電極前駆体の加圧が行われるので、端子電極前駆体が容易に塑性変形する。従って、複数の端子電極の高さが十分に均一化されたセラミック電子部品を容易に得ることができる。また、上記製造方法では、端子電極前駆体が柔らかい性状の時に加圧を行うので、導電ペーストを用いて形成される様々な材料の端子電極において高さの均一化が可能であり、端子電極の材料選択の幅を十分に広げることができる。

また、加圧工程においては、端子電極前駆体を複数同時に加圧することが好適である。この場合、加圧工程を短時間で行うことができ、セラミック電子部品を効率よく製造することができる。

本発明に係るセラミック電子部品の製造方法によれば、複数の端子電極の高さが均一化されたセラミック電子部品を容易に得ることができ、端子電極の材料選択の幅を十分に広げることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るセラミック電子部品の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の製造方法により得られるセラミック電子部品の一例を示す斜視図であり、積層セラミックチップコンデンサを示している。図１に示すように、積層セラミックチップコンデンサ１は、誘電体層と内部電極層とが交互に複数積層されてなる厚さ約０．８ｍｍの直方体状のコンデンサ本体（電子部品本体）３を備えている。このコンデンサ本体３の表面で、誘電体層と内部電極層との積層方向に直交する２つの面のうちの一方の面（以下「電極配置面」という）５には、複数の端子電極８が形成されている。各端子電極８は、コンデンサ本体３内の内部電極層に電気的に接続され、電極配置面５からの高さが約０．２ｍｍの突起状に形成されている。コンデンサ１は、この端子電極８を介して、例えばＭＰＵといった外部の電子部品と電気的に接続されることになる。

以下、この積層セラミックチップコンデンサ１の製造方法について図２を用いて説明する。図２は、コンデンサ１の製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、まず、内部電極及びスルーホール電極のパターンを印刷したセラミックグリーンシートを複数積層し、焼成することで、直方体状のコンデンサ本体３を作製する（Ｓ２０２）。

次に、作製したコンデンサ本体３における電極配置面５上の複数箇所に、スクリーン印刷法によって導電ペーストを印刷する（Ｓ２０４：印刷工程）。これにより、電極配置面５上に導電ペーストからなる端子電極前駆体７が複数形成される。このとき用いる導電ペーストは、導電材料からなる導電粉と、導電粉同士を結合させるバインダと、バインダを分散させ又は溶解させる有機溶剤とを含んでいる。ここでは、導電粉としての銅粉、バインダとしてのエチルセルロース、及び有機溶剤としてのターピネオールを含んだ導電ペーストが用いられる。

次に、端子電極前駆体７が印刷されたコンデンサ本体３を、１６０〜２００℃の環境下に約５分間置き、端子電極前駆体７を加熱し乾燥させる（Ｓ２０６：溶剤除去工程）。これにより、端子電極前駆体７に含まれたターピネオールが蒸発し、端子電極前駆体７から除去される。この温度においては、端子電極前駆体７中のエチルセルロースは分解されず、そのまま端子電極前駆体７に残留する。すなわち、溶剤除去工程後においては、端子電極前駆体７は、有機溶剤が除去され、バインダであるエチルセルロースが残った状態になる。そして、この状態の端子電極前駆体７は、電極配置面５上に定着して形状を維持しつつも、外力により塑性変形するといった柔らかい性状を有している。なお、この状態において、各端子電極前駆体７の高さは、０．２ｍｍよりもわずかに高く、端子電極前駆体７の先端は円錐形状を呈している。

次に、図３に示すように、電極焼成前のコンデンサ２を、室温において、加圧治具１３にセットする。ここで、加圧治具１３は、平坦面１９上に設けられた厚さが一定（ここでは、厚さ１．０ｍｍ）の枠部１４を有している。ここで、枠部１４は、例えば環状となっており、枠部１４と平坦面１９とに囲まれた領域が、電極焼成前のコンデンサ２をセットするための部品保持部１７を構成している。上記加圧治具１３においては、部品保持部１７に、コンデンサ２を、電極配置面５と平坦面１９とが対向するようにセットする。そして、平坦面１９に平行な平面状の加圧面２１を有する加圧具２３を用い、この加圧面２１をコンデンサ本体３の底面９に押し当てながら、セットされたコンデンサ２を加圧する（Ｓ２０８：加圧工程）。すると、加圧力は、コンデンサ２を介して平坦面１９に加えられ、その反作用により複数の端子電極前駆体７が、コンデンサ本体３側に向かって同時に加圧される。この加圧により、各端子電極前駆体７の先端が押し潰されるように塑性変形する。そして、図４に示すように、加圧面２１が枠部上面１５に接触するまで加圧されると、枠部１４の厚さが一定であるため、すべての端子電極前駆体７が、平坦面１９と電極配置面５との間隙において等しい高さに変形することになる。すなわち、枠部１４の高さが約１．０ｍｍ、コンデンサ本体３の厚さが約０．８ｍｍであることから、すべての端子電極前駆体７は、約０．２ｍｍの高さに変形される。言い換えると、高さが均一化された複数の端子電極前駆体７が得られることになる。また、端子電極前駆体７は有機溶剤を含まないことから、加圧を解除しても端子電極前駆体７は変形後の形状を維持したまま再び変形しない。なお、この加圧工程においては、枠部１４の高さを適宜調整することで、端子電極前駆体７の高さを所望の高さにすることができる。

その後、コンデンサ２を、約６００℃の環境下に置くことで、端子電極前駆体７を加熱し、残留しているエチルセルロースを分解させ、端子電極前駆体７中の銅を焼成させて端子電極８を完成させる（Ｓ２１０：焼成工程）。そして、この端子電極８に無電解メッキを施し、コンデンサ１を完成させる。

上述したコンデンサ１の製造方法によれば、溶剤除去工程で、端子電極前駆体７のバインダを残留させ、端子電極前駆体７を柔らかい状態としたままで、加圧工程が行われるので、端子電極前駆体７が加圧により容易に塑性変形される。このため、端子電極８の高さが均一化されたコンデンサ１を容易に得ることができる。言い換えると、実装する際の実装不良が抑制されるコンデンサを容易に得ることができる。また、この製造方法では、端子電極前駆体７が柔らかい性状の時に加圧を行うので、導電ペーストを用いて形成される様々な材料の端子電極において高さの均一化が可能である。このように、内部電極層の材料とは無関係に端子電極８の材料を選択することができ、端子電極８の材料選択の幅を十分に広げることができる。

また、複数の端子電極前駆体７に対して平坦面１９を押し当てることで、端子電極前駆体７を同時に加圧変形させているので、端子電極前駆体７の高さの均一化を短時間で効率よく行うことができ、量産性の向上及び製造コストの低減が可能となる。また、この製造方法によれば、端子電極８の先端が押し潰されて平らになるので、コンデンサ１の外部との接続を図る際の接触面積が増加し、確実な接続を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法の第２実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態における加圧工程を示す断面図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一又は同等な構成部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図５に示すように、本実施形態における第１実施形態との相違点は、加圧工程において、電極焼成前のコンデンサ２を加圧治具１３にセットする際、底面９が平坦面１９に接するように部品保持部１７にセットする点である。すなわち、本実施形態では、コンデンサ２を第１実施形態とは上下逆向きに部品保持部１７にセットし、加圧面２１を各端子電極前駆体７の先端に押し当てて直接加圧することとしている。このような製造方法によっても、コンデンサ１における端子電極８の高さの均一化を図ることができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法の第３実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７は、本実施形態における加圧工程を示す断面図である。なお、本実施形態において、第１実施形態と同一又は同等な構成部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図６及び図７に示すように、本実施形態における第２実施形態との相違点は、加圧工程において、電極焼成前のコンデンサ２を加圧治具１３にセットした後、加圧具２３に代えて、円柱形状のローラ２７によって、端子電極前駆体７を加圧する点である。このローラ２７は、加圧治具１３の枠部上面１５上を転がりながら移動するように構成されており、枠部上面１５から突出した各端子電極前駆体７を、円柱面で順次加圧変形させながら平坦面１９と平行な方向に移動する。このような製造方法によっても、コンデンサ１における端子電極８の高さの均一化を図ることができ、第１実施形態と同様の効果が得られる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。上述の積層セラミックコンデンサ１は、電極配置面５の一面にのみ端子電極８が配置されているが、例えば、対向する両面（図１においては電極配置面５及び底面９）に端子電極８が配置された電子部品にも本発明が適用可能である。また、印刷工程においては、スクリーン印刷に限らず、メタルマスクやプラスチックマスクを用いた印刷方法により端子電極前駆体７を印刷してもよい。また、積層セラミックコンデンサに限らず、多層基板、コンデンサとインダクタの機能を併せ持つ複合電子部品等にも本発明を適用することが可能である。

次に、本発明の内容を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

（実施例）
まず、チタン酸バリウムからなる誘電体層を有し、約０．８ｍｍの厚さを有するコンデンサ本体３を作製した。このコンデンサ本体３の電極配置面５に、スクリーン印刷法により約１００個の端子電極前駆体７を印刷した。このとき、導電ペーストは、銅粉、エチルセルロース及びターピネオールを含むものを用いた。その後、１００〜２００℃で５分間、端子電極前駆体７を乾燥させた。そして、図３に示すように、高さ１．０ｍｍの枠部１４を有する加圧治具１３に、電極焼成前のコンデンサ２をセットし、加圧具２３によって、室温、プレス圧５００ｇ／ｃｍ２の条件で端子電極前駆体７を加圧した。このように作製したサンプルについて、電極加圧前及び電極加圧後の端子電極前駆体７の高さを、レーザ顕微鏡を用いて測定し、高さの最大と最小との差を評価した。その結果、電極加圧前における端子電極前駆体７の高さの最大と最小との差は３０μｍであるのに対し、電極加圧後は６μｍに減少した。よって、上述した製造方法によって端子電極前駆体７の高さのバラツキを減少させ、コンデンサ１における端子電極８の高さを均一化できることが分かった。

本発明に係るセラミック電子部品の製造方法が適用される積層セラミックチップコンデンサの一例を示す斜視図である。 積層セラミックチップコンデンサの製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態における加圧工程を示す断面図である。 第１実施形態における加圧工程を示す他の断面図である。 第２実施形態における加圧工程を示す断面図である。 第３実施形態における加圧工程を示す断面図である。 第３実施形態における加圧工程を示す他の断面図である。

符号の説明

１…積層セラミックチップコンデンサ（セラミック電子部品）、３…コンデンサ本体（電子部品本体）、５…電極配置面（電子部品本体の表面）、７…端子電極前駆体、８…端子電極。

Claims (2)

1. 電子部品本体の表面における複数の箇所に、有機溶剤とバインダとを含む導電ペーストを印刷して、前記導電ペーストからなる複数の端子電極前駆体を形成する印刷工程と、
   前記端子電極前駆体から前記有機溶剤を除去する溶剤除去工程と、
   前記有機溶剤が除去された複数の前記端子電極前駆体を、前記電子部品本体側に向かって加圧して複数の前記端子電極前駆体の高さを均一化する加圧工程と、
   加圧された前記端子電極前駆体から前記バインダを除去すると共に、当該端子電極前駆体を焼成させて、前記電子部品本体及び前記電子部品本体の表面上に設けられる複数の端子電極を有するセラミック電子部品を得る焼成工程と、を備えたことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
2. 前記加圧工程においては、前記端子電極前駆体を複数同時に加圧す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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