JP2007073777A - 積層型電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電極層12aまたはグリーンシート10aの表面に、バインダ樹脂および可塑剤を含有する接着層28を形成する工程と、前記接着層28を介して、電極層12aとグリーンシート10aとを積層し、グリーンチップを形成する工程と、前記グリーンチップを焼成する工程と、を有する積層型電子部品の製造方法であって、前記接着層28は、前記バインダ樹脂、前記可塑剤および溶剤を含有する接着層用ペーストを用いて形成される接着層用ペースト膜を、80℃超、160℃以下の温度で乾燥することにより形成されることを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
【選択図】 図3
Description
電極層またはグリーンシートの表面に、バインダ樹脂および可塑剤を含有する接着層を形成する工程と、
前記接着層を介して、電極層とグリーンシートとを積層し、グリーンチップを形成する工程と、
前記グリーンチップを焼成する工程と、を有する積層型電子部品の製造方法であって、
前記接着層は、前記バインダ樹脂、前記可塑剤および溶剤を含有する接着層用ペーストを用いて形成される接着層用ペースト膜を、80℃超、160℃以下の温度で乾燥することにより形成されることを特徴とする。
電極層またはグリーンシートの表面に、バインダ樹脂および可塑剤を含有する接着層を形成する工程と、
前記接着層を介して、電極層とグリーンシートとを積層し、グリーンチップを形成する工程と、
前記グリーンチップを焼成する工程と、を有する積層型電子部品の製造方法であって、
前記接着層は、前記バインダ樹脂、前記可塑剤および溶剤を含有する接着層用ペーストを用いて形成される接着層用ペースト膜を乾燥することにより形成され、
乾燥後の前記接着層が前記接着層をその表面に形成した前記電極層または前記グリーンシートを実際に被覆する面積の割合である被覆率が、5%〜50%となるように、前記乾燥を行うことを特徴とする。
本発明では、接着層を形成する際に、上記所定の条件で乾燥処理を行うため、このように接着層の厚みを薄層化した場合においても、接着性(スタック強度)を十分に保つことができる。ただし、接着層の平均膜厚が薄すぎると、接着性が低下してしまい、複数の電極層とグリーンシートとから構成される積層体から支持シートを剥離する際に、電極層とグリーンシートとの間の転写界面が破断してしまい、この破断が欠陥となり、ショート不良の原因となる。さらに、電極層とグリーンシートとの間の転写界面での密着が不十分となり、焼結後に層間剥離現象が発生してしまう。一方、接着層が厚すぎると、脱バインダ工程において、接着層に含有されるバインダ樹脂が分解されずに残ってしまい、焼結後の素体内部にボイドが形成され、その影響で層間剥離が発生してしまう。さらに、接着層の厚みが厚すぎると、その接着層の厚みに依存して焼結後の素子本体の内部に隙間ができやすく、その体積分の静電容量が著しく低下する傾向にある。
本発明においては、前記非被覆部分(ハジキ部分)には、実質的に接着層を構成する成分(バインダ樹脂や可塑剤等)が存在せず、実際の厚みは、ほぼゼロとなる。一方で、乾燥処理前には前記非被覆部分(ハジキ部分)に存在していた接着層を構成する成分が、前記被覆部分側へとハジキ出されることとなる。そのため、被覆部分の厚みは、上記した前記接着層の平均膜厚よりも厚くなる傾向にある。なお、この場合の前記接着層の平均膜厚は、前記非被覆部分(ハジキ部分)の厚みと被覆部分の厚みとを、その存在割合に応じて、平均化したものとなる。
好ましくは、前記接着層に含有される前記可塑剤がフタル酸エステルである。フタル酸エステルとしては、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ベンジルブチルなどが例示される。
図1は本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの概略断面図、図2(A)〜図2(C)および図3(A)〜図3(C)は電極層の転写方法を示す要部断面図、図4(A)〜図4(C)、図5(A)〜図5(C)は積層体ユニットの積層方法を示す要部断面図、図6(A)は本発明の実施例に係る接着層の表面写真、図6(B)、図6(C)は比較例に係る接着層の表面写真である。
まず、本発明に係る方法により製造される電子部品の一実施形態として、積層セラミックコンデンサの全体構成について説明する。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2は、誘電体層10と内部電極層12とが交互に積層された構成のコンデンサ素体4を有する。このコンデンサ素体4の両側端部には、素体4の内部で交互に配置された内部電極層12と各々導通する一対の外部電極6,8が形成してある。内部電極層12は、各側端面がコンデンサ素体4の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部電極6,8は、コンデンサ素体4の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層12の露出端面に接続されて、コンデンサ回路を構成する。
次に、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2の製造方法の一例を説明する。
誘電体ペーストは、通常、誘電体原料と有機ビヒクルとを混練して得られた有機溶剤系ペースト、または水系ペーストで構成される。
保持温度:200〜400℃、特に250〜350℃、
保持時間:0.5〜20時間、特に1〜10時間、
雰囲気 :加湿したN2 とH2 との混合ガス。
昇温速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、
保持温度:1100〜1300℃、特に1150〜1250℃、
保持時間:0.5〜8時間、特に1〜3時間、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 とH2 との混合ガス等。
冷却速度:50〜500℃/時間、特に100〜300℃/時間、
雰囲気用ガス:加湿したN2 ガス等。
このようにして製造された本発明の積層セラミックコンデンサは、ハンダ付等によりプリント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
たとえば、本発明の方法は、積層セラミックコンデンサの製造方法に限らず、その他の積層型電子部品の製造方法としても適用することが可能である。
実施例1においては、表1に示す試料番号1〜9(接着層を形成する際の乾燥条件を変化させた試料)を作製した。
まず、下記の各ペーストを準備した。
BaTiO3 粉末(BT−02/堺化学工業(株))と、MgCO3 、MnCO3 、(Ba0.6Ca0.4)SiO3 および希土類(Gd2 O3 、Tb4 O7 、Dy2 O3 、Ho2 O3 、Er2 O3 、Tm2 O3 、Yb2 O3 、Lu2 O3 、Y2 O3 )から選択された粉末とを、ボールミルにより16時間、湿式混合し、乾燥させることにより誘電体材料とした。これら原料粉末の平均粒径は0.1〜1μmであった。
前記の誘電体グリーンシート用ペーストをエタノール/トルエン(55/10)によって重量比で2倍に希釈したものを剥離層用ペーストとした。
バインダとしてのブチラール樹脂:100質量部、溶剤としてのメチルエチルケトン:900質量部、可塑剤としてのフタル酸ビス(2−エチルヘキシル):50質量部を、撹拌溶解することにより接着層用ペーストを作製した。
次に、下記に示される配合比にて、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極用ペーストとした。すなわち、平均粒径が0.4μmのNi粒子100質量部に対して、有機ビヒクル(バインダとしてのエチルセルロース樹脂8質量部をターピネオール92質量部に溶解したもの)40質量部およびターピネオール10質量部を加え、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極用ペーストとした。
PETフィルム(第3支持シート)の上に、以下の方法により、接着層28を形成した。すなわち、まず、上記の接着層用ペーストを用い、ワイヤーバーコーターにより、接着層用ペースト膜を形成し、その後、接着層用ペースト膜を乾燥温度:表1に示す各温度、乾燥時間:1分の条件で乾燥した。なお、本実施例においては、乾燥後の平均膜厚が0.05μmとなるように接着層(試料番号1〜9)を形成した。得られた接着層28について、PETフィルム表面の被覆率、最大非被覆部分(最大ハジキ部分)の直径、被覆部分の厚みを、後に説明する方法により測定した。
まず、上記のグリーンシート用ペーストを用いて、PETフィルム(第2支持シート)上に、ワイヤーバーコーターを用いて、厚み1.0μmのグリーンシートを形成した。次に、それとは別のPETフィルム(第1支持シート)上に、剥離層を形成するために、上記の剥離層用ペーストを、ワイヤーバーコーターにより塗布乾燥させて0.2μmの剥離層を形成した。
次に、上記にて作製した積層ユニットを複数準備し、所望の特性が得られるように、複数積層した。そして、その上下に、厚み10μmに成形された複数枚の外層用グリーンシートを、積層時の厚みが約50μmとなるように、積層し、焼成後に積層コンデンサの蓋部分(カバー層)となる外層を形成した。そして、得られた積層体にいて100MPaおよび70℃の条件でプレス成形を行い、その後、ダイシング加工機によって、切断することにより、焼成前のグリーンチップを得た。
次に、最終積層体を所定サイズに切断し、脱バインダ処理、焼成およびアニール(熱処理)を行って、チップ形状の焼結体を作製した。
接着層の被覆率は、まず、PETフィルム上に形成した接着層28の表面について、金属顕微鏡写真を撮影し、得られた金属顕微鏡写真を用いて、接着層の被覆率を測定した。具体的には、接着層中に、接着層を構成する成分が実質的に存在していない非被覆部分(ハジキ部分)が全く無いと仮定した場合に、接着層がPETフィルムを被覆する理想面積を100%とし、接着層を構成する成分が実質的に存在している被覆部分の面積の比率を計算することにより求めた。被覆率は、視野30μm×30μmについて測定した金属顕微鏡写真10枚を使用し、画像処理を用いた接着層の被覆部分と、非被覆部分と、の二値化により、面積比率を求めた。結果を表1に示す。
スタック強度(単位は、N/cm2)は、次のようにして評価した。すなわち、上記にて作製した図4(C)に示す構成を有する積層ユニット試料の表面に両面テープを貼り、インストロン5543の引張試験機を用い、シートを引き剥がす方向に引っ張り、引き剥がされた時の剥離強度を測定し、この時の剥離強度を、スタック強度とした。スタック強度が高いほど、接着性に優れている。結果を表1に示す。
剥離時の破断の有無は、次のようにして評価した。まず、上記にて作製した図4(C)に示す構成を有する積層ユニット試料から、第1支持シートとしてのPETフィルム20を剥離した際に、剥離後のPETフィルム20の表面を観察し、PETフィルム20の表面に電極層12aまたは余白パターン層24が残存しているか否かを確認した。電極層12aとグリーンシート10aとの間の界面で破断が起こり、PETフィルム20の表面に電極層12aまたは余白パターン層24が残存している場合を、破断有りとした。結果を表1に示す。本実施例においては、上記剥離および観察を、100個のサンプルについて行い、電極層12aまたは余白パターン層24の残存が確認されたサンプルが1個でもあった場合に、不可と評価し、表1中に「×」で示した。一方、電極層12aの残存が確認されなかった場合に、良好と判断し、表1中に「○」で示した。
ショート不良率は、コンデンサ試料に対して、1Vrmsの電圧を印加し、絶縁抵抗計を使用して、抵抗値を測定することにより求めた。具体的には、100個のコンデンササンプルに対して測定を行い、抵抗値が10Ω以下となったサンプルをショート不良サンプルとし、全測定サンプルに対する、ショート不良サンプルの比率をショート不良率とした。結果を表1に示す。
まず、得られたコンデンサ試料を、内部電極層と垂直な方向で切断した。次いで、この切断面を観察し、層間剥離現象が発生しているか否かを確認した。本実施例では、200個のサンプルについて検査を行った。結果を表1に示す。
接着層用ペーストに含有させるブチラール樹脂の含有量を、それぞれ250質量部、400質量部とし、接着層の平均膜厚をそれぞれ0.2μm(表1の試料番号10)、0.3μm(表1の試料番号11)とし、さらに、接着層の乾燥温度を85℃とした以外は、実施例1と同様にして、各試料を作製し、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表1に示す。
接着層の平均膜厚を0.05μmとし、接着層を形成する際の乾燥温度を、それぞれ40℃、60℃、80℃とした試料番号1〜3は、いずれも接着層の被覆率が50%より大きかった。そして、これら試料番号1〜3は、スタック強度が40N/cm2未満となり、剥離時の破断が確認され、その結果、ショート不良率に劣るとともに、層間剥離の発生数も多くなる結果となった。そのため、これら試料番号1〜3は「×(不良)」と評価した。
4… コンデンサ素体
6,8… 端子電極
10… 誘電体層
10a… グリーンシート
12… 内部電極層
12a… 電極層
20… キャリアシート(第1支持シート)
22… 剥離層
24… 余白パターン層
26… キャリアシート(第3支持シート)
28… 接着層
30… キャリアシート(第2支持シート)
40… 基材
50… 吸引保持台
Claims (10)
- 電極層またはグリーンシートの表面に、バインダ樹脂および可塑剤を含有する接着層を形成する工程と、
前記接着層を介して、電極層とグリーンシートとを積層し、グリーンチップを形成する工程と、
前記グリーンチップを焼成する工程と、を有する積層型電子部品の製造方法であって、
前記接着層は、前記バインダ樹脂、前記可塑剤および溶剤を含有する接着層用ペーストを用いて形成される接着層用ペースト膜を、80℃超、160℃以下の温度で乾燥することにより形成されることを特徴とする積層型電子部品の製造方法。 - 電極層またはグリーンシートの表面に、バインダ樹脂および可塑剤を含有する接着層を形成する工程と、
前記接着層を介して、電極層とグリーンシートとを積層し、グリーンチップを形成する工程と、
前記グリーンチップを焼成する工程と、を有する積層型電子部品の製造方法であって、
前記接着層は、前記バインダ樹脂、前記可塑剤および溶剤を含有する接着層用ペーストを用いて形成される接着層用ペースト膜を乾燥することにより形成され、
乾燥後の前記接着層が前記接着層をその表面に形成した前記電極層または前記グリーンシートを実際に被覆する面積の割合である被覆率が、5%〜50%となるように、前記乾燥を行うことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。 - 前記接着層の平均膜厚を0.02〜0.2μmの範囲とする請求項1または2に記載の積層型電子部品の製造方法。
- 前記接着層は、最初に支持シートの表面に剥離可能に形成され、前記電極層の表面または前記グリーンシートの表面に押し付けられて転写される請求項1〜3のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
- 前記接着層は、前記接着層をその表面に形成した前記電極層または前記グリーンシートを、実際に被覆している被覆部分と、実質的に被覆していな非被覆部分と、を有し、
前記非被覆部分のうち、その直径が最大である最大非被覆部分の直径が80μm以下である請求項1〜4のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。 - 前記接着層は、前記接着層をその表面に形成した前記電極層または前記グリーンシートを、実際に被覆している被覆部分と、実質的に被覆していな非被覆部分と、を有し、
前記被覆部分の厚みが、0.05〜4μmの範囲である請求項1〜5のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。 - 前記接着層中に含有される前記バインダ樹脂が、アクリル系樹脂およびブチラール系樹脂から選択される1種以上を含む請求項1〜6にいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
- 前記接着層中における前記可塑剤の含有量が、前記バインダ樹脂100質量部に対して、10〜100質量部である請求項1〜7のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
- 前記接着層中に含有される可塑剤がフタル酸エステルである請求項1〜8のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
- 前記グリーンシートの厚みが、2μm以下である請求項1〜9のいずれかに記載の積層型電子部品の製造方法。
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WO2004061880A1 (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Tdk Corporation | 積層型電子部品の製造方法 |
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