JP2007123427A

JP2007123427A - セラミックグリーンシート、積層型電子部品、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2007123427A
Application number: JP2005311480A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Tatemori; 知之舘盛; Toshiyuki Anpo; 敏之安保; Osami Kumagai; 修美熊谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】ナイフによる切断に好適なセラミックグリーンシート、そのようなセラミックグリーンシートが用いられてなる積層型電子部品、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】セラミックグリーンシート１１は、その貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであるため、セラミックグリーンシート１１が積層されてなるセラミックグリーン積層体１２をナイフ１３によって切断した際に、クラックやチッピングが発生するのを防止することができる。また、セラミックグリーンシート１１は、その損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａであるため、セラミックグリーン積層体１２をナイフ１３によって切断した際に、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったり、切断されたセラミックグリーン積層体１２ａ同士が付着したりするのを防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、セラミックグリーンシート、積層型電子部品、及びその製造方法に関する。

従来におけるこの種の技術として、例えば特許文献１には、セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有するセラミックグリーンシートの動的粘弾性を測定し、その動的粘弾性の測定から得られる損失弾性率に基づいて、セラミックグリーンシートを積層する際の圧力及び温度を決定するという積層型電子部品の製造方法が開示されている。
特開２００４−１０３９５０号公報

ところで、積層型電子部品の製造においては、セラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーン積層体を形成し、そのセラミックグリーン積層体をナイフによってチップに切断するのが一般的である。しかしながら、セラミックグリーン積層体をナイフによって切断すると、セラミックグリーンシートの物性次第で、クラックやチッピングが発生する等、種々の問題が生じていた。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ナイフによる切断に好適なセラミックグリーンシート、そのようなセラミックグリーンシートが用いられてなる積層型電子部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るセラミックグリーンシートは、セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有するセラミックグリーンシートであって、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａであることを特徴とする。

このセラミックグリーンシートによれば、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであることで、例えばセラミックグリーンシートが積層されてなるセラミックグリーン積層体をナイフによって切断した際に、クラックやチッピングが発生するのを防止することができる。なお、貯蔵弾性率が４３６ＭＰａを超えると、セラミックグリーンシートが必要以上に硬くなり、クラックやチッピングが発生し易くなってしまう。一方、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ未満になると、セラミックグリーンシートが粉体に近い脆体となり、小さな衝撃でも割れ易くなってしまう。また、このセラミックグリーンシートによれば、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａであることで、例えばセラミックグリーンシートが積層されてなるセラミックグリーン積層体をナイフによって切断した際に、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったり、切断されたセラミックグリーン積層体同士が付着したりするのを防止することができる。なお、損失弾性率が５６ＭＰａを超えると、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったり、切断されたセラミックグリーン積層体同士が付着したりし易くなってしまう。一方、損失弾性率が１２ＭＰａ未満になると、セラミックグリーンシートの可塑性が低下し、セラミックグリーンシート同士が接着され難くなってしまう。

ここで、貯蔵弾性率（Storage Modulus）とは、動的粘弾性測定装置（DynamicMechanical Analyzer：通称ＤＭＡ）にて測定される「所定の温度のセラミックグリーンシートの硬さ」を表す値である。また、損失弾性率（lossModulus）とは、ＤＭＡにて測定される「所定の温度のセラミックグリーンシートの軟らかさ」を表す値である。

本発明に係る積層型電子部品は、セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有し、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａである複数のセラミックグリーンシートが積層されてなるセラミックグリーン積層体の焼成体を備えることを特徴とする。

この積層型電子部品によれば、上述したセラミックグリーンシートが用いられるため、クラックやチッピングが発生したり、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったりするのを防止することができる。

本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有し、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａである複数のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーン積層体を形成する工程と、セラミックグリーン積層体を所定の形状に切断する工程と、切断されたセラミックグリーン積層体を焼成する工程と、を含むことを特徴とする。

この積層型電子部品の製造方法によれば、上述したセラミックグリーンシートが用いられるため、セラミックグリーン積層体をナイフによって所定の形状に切断しても、クラックやチッピングが発生したり、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったりするのを防止することができる。

本発明によれば、例えばセラミックグリーン積層体をナイフによって所定の形状に切断する際に、クラックやチッピングが発生したり、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったりするのを防止することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示されるように、チップインダクタ（積層型電子部品）１は、直方体状の積層体２を備えている。積層体２において、その長手方向における両端部には、端子電極３，４が形成されている。

積層体２は、図２に示されるように、複数の磁性体層６_１〜６_２０が積層されることで構成されている。磁性体層６_１〜６_２０は、長方形薄板状に形成されており、端子電極３が形成される縁部から時計回りに縁部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有している。なお、積層体２は、磁性体層６_１〜６_２０に対応する複数のセラミックグリーンシート（セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有し、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａである）が積層されてなるセラミックグリーン積層体の焼成体である。

磁性体層６_４，６_６，６_８，６_１０，６_１２，６_１４，６_１６，６_１８上のそれぞれには、縁部６ａ、縁部６ｂ及び縁部６ｃに沿って延在する導体部７_１が形成されている。また、磁性体層６_５，６_７，６_９，６_１１，６_１３，６_１５，６_１７上のそれぞれには、縁部６ｃ、縁部６ｄ及び縁部６ａに沿って延在する導体部７_２が形成されている。更に、磁性体層６_３上には、端子電極３と接続された導体部７_３が形成されており、磁性体層６_１９上には、端子電極４と接続された導体部７_４が形成されている。

そして、積層方向において隣り合う導体部７_１の縁部６ｃ側の端部と導体部７_２の縁部６ｃ側の端部とは、磁性体層６_４，６_６，６_８，６_１０，６_１２，６_１４，６_１６のそれぞれに形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。また、積層方向において隣り合う導体部７_２の縁部６ａ側の端部と導体部７_１の縁部６ａ側の端部とは、磁性体層６_５，６_７，６_９，６_１１，６_１３，６_１５，６_１７のそれぞれに形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。更に、積層方向において隣り合う導体部７_３と導体部７_１の縁部６ａ側の端部とは、磁性体層６_３に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されており、積層方向において隣り合う導体部７_１の縁部６ｃ側の端部と導体部７_４とは、磁性体層６_１８に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されている。

このように導体部７_１〜７_４が電気的に接続されることで、一端が端子電極３と電気的に接続され、且つ他端が端子電極４と電気的に接続されたインダクタ部１０が形成されることになる。

次に、上述したチップインダクタ１の製造方法について説明する。

まず、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライトの粉末（セラミック粉末）、ブチラール樹脂（バインダ樹脂）、可塑剤及び溶剤をボールミルに投入して分散を行い、セラミックグリーンシート用塗料を得る。なお、可塑剤としては、フタル酸エステル系可塑剤、燐酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤又はグリコール誘導体可塑剤を使用することが望ましい。また、セラミック粉末としては、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ-Ｃｕ系フェライト又はガラス系セラミックの粉末を使用してもよい。

続いて、ドクターブレード法によって厚さが２０μｍ程度となるようにセラミックグリーンシート用塗料をＰＥＴフィルム上に塗布し、磁性体層６_１〜６_２０となるセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシートにおいては、その温度が６０℃の状態でＤＭＡにより測定される貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであり、且つ損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａである。

なお、ＤＭＡによる貯蔵弾性率及び損失弾性率の測定は、セラミックグリーンシートの温度が５０℃〜７０℃の状態で行われることが好ましい。これは、後述するように、セラミックグリーン積層体及びナイフの温度が、セラミックグリーンシートが含有するバインダ樹脂のガラス転移温度（１０℃〜４０℃）以上の５０℃〜７０℃の状態で、セラミックグリーン積層体をナイフによって切断するのが一般的だからである。

続いて、磁性体層６_３〜６_１８となるセラミックグリーンシートの所定の位置（すなわち、導体部７_１〜７_３に対してスルーホールを形成すべき位置）に、レーザ加工によってスルーホールを形成する。

続いて、磁性体層６_３〜６_１９となるセラミックグリーンシート上に、導体部７_１〜７_４に対応する導体パターンを形成する。この導体パターンは、銀又はニッケルを主成分とする導体ペーストをセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷することで形成される。なお、磁性体層６_３〜６_１８となるセラミックグリーンシートに形成されたスルーホール内には、セラミックグリーンシート上への導体ペーストのスクリーン印刷によって導体ペーストが充填される。

続いて、図３に示されるように、磁性体層６_１〜６_２０となるセラミックグリーンシート１１を所定の順序で積層して圧着し、セラミックグリーン積層体１２を得る。このセラミックグリーン積層体１２は、積層体２となる多数のセラミックグリーン積層体１２ａがマトリックス状に配置された状態で一体的に形成されている。

続いて、セラミックグリーン積層体１２をシート１４上に固定した後、セラミックグリーン積層体１２及びナイフ１３の温度が５０℃〜７０℃の状態でセラミックグリーン積層体１２をナイフ１３によって切断し、完成寸法が１６０８（長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ）となるセラミックグリーン積層体１２ａを得る。

続いて、セラミックグリーン積層体１２ａを８００℃〜９８０℃の温度で焼成し、積層体２を得る。その後、積層体２の外表面に端子電極３，４を形成し、チップインダクタ１を完成させる。各端子電極３，４は、積層体２の外表面に、銀、銅又はニッケルを主成分とする導体ペーストを塗布して６００℃〜７８０℃の温度で焼付けを行い、更に、銅／ニッケル／スズを用いた電気めっきを施すことで形成される。

以上説明したように、セラミックグリーンシート１１は、その貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであるため、セラミックグリーンシート１１が積層されてなるセラミックグリーン積層体１２をナイフ１３によって切断した際に、クラックやチッピングが発生するのを防止することができる。なお、貯蔵弾性率が４３６ＭＰａを超えると、セラミックグリーンシート１１が必要以上に硬くなり、図４に示されるように、切断されたセラミックグリーン積層体１２ａにクラックやチッピングが発生し易くなってしまう。一方、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ未満になると、セラミックグリーンシート１１が粉体に近い脆体となり、小さな衝撃でも割れ易くなってしまう。

また、セラミックグリーンシート１１は、その損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａであるため、セラミックグリーンシート１１が積層されてなるセラミックグリーン積層体１２をナイフ１３によって切断した際に、セラミックミストが導体部の引出し端面を覆ったり、切断されたセラミックグリーン積層体１２ａ同士が付着したりするのを防止することができる。なお、損失弾性率が５６ＭＰａを超えると、図５に示されるように、セラミックミスト１１ａが導体部７_３，７_４の引出し端面７ａを覆ったり、切断されたセラミックグリーン積層体１２ａ同士が付着したりし易くなってしまう。一方、損失弾性率が１２ＭＰａ未満になると、セラミックグリーンシート１１の可塑性が低下し、セラミックグリーンシート１１同士が接着され難くなってしまう。

次に、本発明の実施例について説明する。

上述したチップインダクタ１の製造方法に従って、表１に示されるように、実施例１〜７及び比較例１〜５に係るセラミックグリーン積層体（いずれも、上述したセラミックグリーン積層体１２ａに相当するもの）を、それぞれ１０００個ずつ作製した。なお、バインダ樹脂はセラミック粉末１００重量部に対して３重量部〜１４重量部とし、バインダ樹脂に対して可塑剤を４０ＰＨＲ加えた。また、セラミック粉末、バインダ樹脂、可塑剤及び溶剤の分散は２４時間行った。

それぞれ１０００個ずつについて外観検査を行った結果、表１から明らかなように、比較例１〜５に係るセラミックグリーン積層体においては不良率が１．０％を超えたのに対し、実施例１〜７に係るセラミックグリーン積層体においては不良率が１．０％未満となった。特に、実施例２〜６に係るセラミックグリーン積層体においては不良率が０．５％未満となった。このことから、貯蔵弾性率が１４０ＭＰａ〜３９０ＭＰａであり、且つ損失弾性率が１８ＭＰａ〜４２ＭＰａであることがナイフによる切断により好適であるといえる。また、図６に示されるように、貯蔵弾性率と損失弾性率との関係をtanδで管理することも可能となり、貯蔵弾性率と損失弾性率とを別々に管理する場合に比べ、作業能率の向上を図ることができる。

ここで、不良率とは、引出し端面露出不良率（引出し端面がセラミックミストで覆われて引出し端面の露出率が７０％未満のものを不良とした）と、切断面割れ不良率との合計である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、積層型電子部品としては、チップインダクタだけでなく、チップコンデンサやチップバリスタ、それらの複合部品等がある。

本発明に係る積層型電子部品の一実施形態であるチップインダクタの斜視図である。図１に示されたチップインダクタの積層体の分解斜視図である。図１に示されたチップインダクタの製造方法の一工程を説明するための図である。切断されたセラミックグリーン積層体の拡大図である。切断されたセラミックグリーン積層体の拡大図である。貯蔵弾性率と損失弾性率との関係を説明するための図である。

符号の説明

１…チップインダクタ（積層型電子部品）、２…積層体（焼成体）、１１…セラミックグリーンシート、１２ａ…セラミックグリーン積層体。

Claims

セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有するセラミックグリーンシートであって、
貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａであることを特徴とするセラミックグリーンシート。
セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有し、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａである複数のセラミックグリーンシートが積層されてなるセラミックグリーン積層体の焼成体を備えることを特徴とする積層型電子部品。
セラミック粉末及びバインダ樹脂を含有し、貯蔵弾性率が１２０ＭＰａ〜４３６ＭＰａであると共に、損失弾性率が１２ＭＰａ〜５６ＭＰａである複数のセラミックグリーンシートを積層してセラミックグリーン積層体を形成する工程と、
前記セラミックグリーン積層体を所定の形状に切断する工程と、
切断された前記セラミックグリーン積層体を焼成する工程と、を含むことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。