JP2007141991A - 積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートアタックなどの付随的な問題を伴うことなく、デラミネーションやクラック等の構造欠陥を抑止することができる、積層電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本方法は、複数の内部電極５、７を備えた機能領域である内層部分９に、保護領域である外層部分１１，１３が積層されている、積層セラミックコンデンサ１を製造する。外層部分の積層に関しては、外層部分を構成するシートとして、厚さの異なる複数のセラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｅを用意し、段差緩和領域４１として、内層部分に近い位置ほど厚さの薄いシートが位置するようにそれらを積層する。
【選択図】図３

Description

本発明は、積層電子部品の製造方法に関するものである。

積層電子部品の一つである積層セラミックコンデンサは、内層部分と、その上下に設けられた外層部分とで構成することができる。内層部分は、セラミックグリーンシートの上面に間隔をあけて複数の内部電極を形成したものを、複数枚積層することによって構成されている。積層方向上下間では、内部電極の位置を互い違いにずらすように積層され、これによりチップ単位に切断したときに所期の極性が実現する。一方、外層部分は、内層部分で用いるセラミックグリーンシートの２倍以上の厚みを有するセラミックグリーンシートを積層して構成され、保護層として機能する。

積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極が必ず重なる部分と、そうではなく内部電極間の隙間も積層位置に当たる部分とで、段差が生じてしまう。この段差は、焼成後のデラミネーションやクラックの原因となりうる。

これに対処すべく、例えば、特許文献１には、セラミックグリーンシート上に形成された内部電極の周りに誘電体ペーストを塗布して、内部電極間の隙間を埋める補助誘電体層を設け、上記段差を緩和しようとしたものが開示されている。
特開２００１−３５８０３６号公報

本発明者らの調査によると、段差によるデラミネーションやクラックは、内層部分の内部に限らず、外層部分と内層部分との境界においても発生する。すなわち、各セラミックグリーンシート上で生じている内部電極間の隙間の有無による段差は、それらのセラミックグリーンシートを複数積層することによってさらに拡大し、内層部分の最外面に集約されて現れる。一方、外層部分自体には、このような段差の問題はないため、段差の程度が不連続に変化する外層部分と内層部分との境界において、デラミネーションやクラックが発生すると思われる。

なお、特許文献１に開示されるような補助誘電体層を形成する態様では、それに含まれる溶剤などがセラミックグリーンシートに浸透し、シート浮き、剥がれ、凹凸を発生させるなど、シートアタックという新たな問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、シートアタックなどの付随的な問題を伴うことなく、デラミネーションやクラック等の構造欠陥を抑止することができる、積層電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、複数の導電層を備えた機能領域である内層部分に、保護領域である外層部分が少なくとも一つ積層されている、積層電子部品の製造方法であって、前記外層部分を構成するシートとして、厚さの異なる複数のシートを用意し、段差緩和領域として、前記内層部分に近い位置ほど厚さの薄いシートが位置するように前記シートを積層した領域、を含むように前記外層部分を構成する。

また、前記段差緩和領域における最も薄いシートを、前記内層部分の最外層に対して積層し、加えて／或いは、前記外層部分を構成するシートであって、前記内層部分の最外層に対して積層するシートには、該内層部分を構成しているシートよりも厚さの薄いシートを用いるようにしてもよい。

さらに、好適には、前記外層部分は、前記内層部分の上下に一対設けられており、前記段差緩和領域は、該内層部分の上方にある前記外層部分に設ける。

上述した本発明によれば、内層部分に近い側の薄いシートが内層部分の凹凸に倣って密着し、複数の導電層の存在に起因した段差によるデラミネーション、クラック等の構造欠陥を抑制することができる。加えて、シートアタックなどの付随的な問題を伴うこともない。さらに、外層部分を均一な厚さのシートを積層して構成する場合に比べて、上記の抑制効果を得られておりながら積層数は少なくて済む。

少なくとも上方の外層部分に段差緩和領域を設けることにより、積層の進行に伴ってより後続の層すなわち上面側に集約される段差を、効率よく緩和することができる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、本発明に係る積層電子部品の製造方法を、積層セラミックコンデンサの製造方法として実施した場合の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

図１は、本実施の形態に係る製造方法を適用する積層セラミックコンデンサの一例を示す断面図である。図示の積層セラミックコンデンサ１は、セラミックからなる誘電体基体３の内部に、複数の内部電極（導電層）５、７が埋設されている。誘電体基体３は後述するように複数のセラミックグリーンシートを積層することによって構成されている。

図中上下に隣り合う関係の内部電極５、７は、延在位置が互い違いになるように配置され、誘電体基体３を構成する誘電体層を介して向き合っている。内部電極５、７の層数は、要求される静電容量に応じて決定される。

内部電極５、７が埋設された誘電体基体３は、内層部分９及び外層部分１１，１３によって構成されている。内部電極５、７は、厳密には、誘電体基体３における内層部分９に埋設されていた。外層部分１１，１３は上下一対設けられており、すなわち、内層部分９の上方には上部外層部分１１が積層され、内層部分９の下方には下部外層部分１３が積層されている。内層部分９は、複数の内部電極（導電層）を備えたコンデンサの機能領域であり、外層部分１１，１３はそれぞれ、保護領域として機能する。

なお、上下方向は、内層部分における積層過程の先行する方を「下方」、後続する方を「上方」とする。また、外層部分とは、上部外層部分に関しては、電子部品としての機能を担う内部電極（導電層）のうち最上部にある内部電極よりも上方にある部分を指し、下部積層部分に関しては、電子部品としての機能を担う内部電極（導電層）のうち最下部にある内部電極が形成されたシートよりも下方にある部分を指す。

誘電体基体３の対向する側面には外部電極としての端子電極１５、１７が設けられている。内部電極５は、このうちの端子電極１５に導通されており、内部電極７は端子電極１７に導通されている。

次に、本実施の形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。本発明の製造方法は、概要としては、内部電極５、７を設けたセラミックグリーンシートを複数枚積層して、内層部分９を構成するとともに、セラミックグリーンシートを複数枚積層して外層部分１１，１３を構成するものである。

まず、図２を参照して、内層部分９を構成するシートの形成について説明する。図２に示されるように、可撓性のあるＰＥＴフィルム２１の上面に、セラミック粉末、バインダ、溶剤及び可塑剤などを必要に応じて含む誘電体ペーストを塗布し、さらに、それを乾燥して、セラミックグリーンシート２３を形成する。誘電体ペーストの塗布においては、例えば、ドクターブレード又は押出ヘッド等を用いることができる。セラミックグリーンシート２３は、最終的には誘電体基体３を構成する誘電体層となる。

続いて、乾燥されたセラミックグリーンシート２３の上面に、内部電極５、７を形成するための導電ペースト２５を複数部分に分離して配置する。導電ペースト２５は、導電体粉末、バインダ及び溶剤などを少なくとも含む。導電ペースト２５の配置は、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法によって行うことができるが、図２では、スクリーン印刷法を例に示す。スクリーン２７の面上で、スキージ２９を矢印Ｆの方向に移動させ、導体ペースト２５をセラミックグリーンシート２３の面上に押出すことにより印刷する。さらに、印刷された導電ペーストの乾燥を行って、内部電極５、７を得る。

他方、上述した内層部分用のセラミックグリーンシート２３の製造とは別の工程で、外層部分用セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｅ、１３ａ〜１３ｅ（図３参照）を製造する。外層部分用セラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｅ、１３ａ〜１３ｅも、セラミック粉末、バインダ、溶剤及び可塑剤などを必要に応じて含む誘電体ペーストを塗布し、乾燥させて得られたものである。また、同様に、ドクターブレード又は押出ヘッド等を用いることができる。

そして、このようにして用意されたセラミックグリーンシートを図３に示すように積層する。まず、必要層数の下部外層部分１３用のセラミックグリーンシート１３ｅ、１３ｄ、１３ｃ、１３ｂ、１３ａを、受台３１の上に順次に積層した後、その上に、必要層数の内層部分９用のセラミックグリーンシート２３を、順次に積層する。用いられるセラミックグリーンシートの層数は、要求される容量値などによって定まり、合計、数百層に及ぶこともある。さらに、内層部分９の上に、上部外層部分１１用のセラミックグリーンシート１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを、順次に積層する。

なお、セラミックグリーンシートの積層方法には、種々の態様がありえる。例えば、内層部分用セラミックグリーンシートを、必要層数だけ積層して、内層部分用のセラミックグリーンシート積層体を形成する一方、別の工程で、外層部分用セラミックグリーンシートを必要数積層し、その後に両者を重ね合わせてもよい。あるいは、内層部分や外層部分という区分けではなく、何枚かまとめて乾燥させたセラミックグリーンシート積層体を作っては、それを順次に積層していく態様でもよい。さらに、各セラミックグリーンシート毎に形成、乾燥、積層を繰り返す態様も可能である。

内層部分用のセラミックグリーンシート２３の積層にあたっては、隣接する２枚の内層部分用のセラミックグリーンシート２３において、一方のセラミックグリーンシート２３上の内部電極５、７が、他方のセラミックグリーンシート２３の内部電極５、７の一部、及び、内部電極５、７間の隙間３３と重なるようにして、順次に積層する。

この後は、グリーンシート積層体をプレスした後、裁断し、そのグリーンシート積層体から複数の直方体状のグリーンチップを得る。さらに、グリーンチップに対して脱バインダ処理を行い、グリーンチップからバインダ成分をバーンアウトさせた後、焼成を行い、端子電極１５、１７を形成して、図１に示した積層セラミックコンデンサ１が得られる。

ここで、それぞれのセラミックグリーンシート２３上で生じている内部電極５、７間の隙間３３による段差は、セラミックグリーンシート２３が複数積層されることで、内層部分９の最外面、特に顕著には上面９ａ（図４参照）に集約されて現れる。かかる段差は、内層部分９と外層部分１１，１３との境界部におけるデラミネーション等の原因となりうるものであるが、本発明では、これに対処すべく、外層部分を、段差緩和領域４１を含むように構成する。

本実施の形態では、その具体例として、外層部分１１，１３を段差緩和領域４１そのものとして構成する。すなわち、図３に示されるように、外層部分１１，１３を構成するシートとしては、厚さの異なる複数のセラミックグリーンシート１１ａ〜１１ｅ、１３ａ〜１３ｅを用意し、段差緩和領域４１として、内層部分９に近い位置ほど厚さの薄いシートが位置するようにシートを積層した領域を設ける。本実施の形態では、外層部分１１，１３全体が段差緩和領域４１として構成されている。

このように、外層部分１１，１３に段差緩和領域４１が設けられることによって、図４に示されるように、段差緩和領域４１を構成し且つ最も内層部分９側に配置された薄いシートが、内層部分９の最外面に生じている段差に倣って柔軟に湾曲・密着する。さらに、その外側の段差緩和領域４１を構成するシートも順次同様に段差を緩和・吸収するように密着して積層される。このため、内層部分９の最外面に生じていた段差の作用が確実に緩和され、デラミネーションやクラック等の構造欠陥を抑止することができる。

しかも、かかるデラミネーション等の抑止効果は、内部電極５、７間にペースト等を埋めるようなことを要せず、プロセス的には単に外層部分の構成シートを積層するだけでよいため、いわゆるシートアタック等の付随的な問題を伴うことなく実現することができる。なお、内部電極５、７間にペースト等を埋めるような態様に比べると、製造プロセスが簡素化され、コスト・管理の面で非常に経済的でもある。

さらに述べると、段差緩和領域４１を構成する最も薄いシートが内層部分９の最外面に積層されていることは、上記の段差緩和において非常に効果的である。また、外層部分１１，１３を構成し且つ最も内層部分９側に配置された薄いシートが、内層部分９を構成するセラミックグリーンシート２３よりも厚さの薄いシートであり、それによっても、段差の緩和において非常に効果的に作用する。

さらに、図５の比較例に示すように、外層部分１１１を全て厚さの薄いシートで構成する態様もありうるが、このような態様では、外層部分１１１を構成するシートの層数が増大する欠点がある。一方、本実施の形態であれば、上記のように段差緩和領域４１が構成されているため、内層部分９に近い側では密着性向上を実現しつつ、内層部分９に遠い側では外層部分１１の層厚を稼ぐ効果が得られている。従って、外層部分１１１を全て薄いシートで構成する態様に比べて、デラミネーション等の構造欠陥の抑止効果は得られておりながら、積層数は少なくて済むという利点も得られている。

また、本実施の形態では、段差緩和領域４１の構成シートの厚さは、滑らかに変化するように連続的に変更されている。このような態様では、段差緩和効果の度合いも滑らかに連続的に変化していくため、デラミネーション等の構造欠陥の抑止効果がより高くなる。

次に、本発明に係る改変した実施の形態について図６を参照して説明する。この実施の形態は、外層部分２１１の構成を改変したものであり、他の事項については、図１〜図５に示した上記実施の形態と同様である。なお、図６は上部外層部分２１１についてのみ図示するが、下部外層部分も同様に構成されているものとする。

図６に示されるように、本実施の形態においては、外層部分２１１の段差緩和領域４１を構成するシートの厚さの種類自体は、２種類以上であるが（図６は２種類を例示）、同じ厚さのシートが複数枚用意される点に特徴がある。

これにより、図１〜図５に示した上記実施の形態における効果に加えて、ほぼ全てのシートの厚さが相互に異なる場合よりも用意するシートの種類が少なくて済み（例えば２種類で済み）、プロセス上、形成厚さやシートの種類などの管理が容易であり、経済上も現実的である。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

まず、説明や図面における外層部分や段差緩和領域の層数はあくまでも例示であり、本発明はそれに限定されるものではない。

段差緩和領域は外層部分全体を占めることには限定されず、外層部分の一部を占めるように設けられていてもよい。

また、段差緩和領域は上下一対の外層部分の何れか一方のみに含まれる態様でもよい。その場合、上下では上面の方により段差が集約されるため、上部外層部分にのみ設ける方が、クラック防止と、既存のプロセスからの変更の最小化とを両立する観点からは、好ましい。

また、複数の実施の形態から分るように、本発明では、段差緩和領域を構成するシートは、同じ厚さのものが複数枚あってもよいが、要するに、段差緩和領域を構成するシートの厚さは２種以上であることが肝要である。

さらに、本発明を適用する積層セラミック電子部品は、積層セラミックコンデンサに限定されるものではない。すなわち、複数のグリーンシートの間に少なくとも一つの導電層が介在されているグリーンシート積層体を用いて内層部分を構成し、さらにそれに外層部分が積層される態様に対してならば、広く適用することができ、例えば、インダクタ、ＬＣフィルタ、アレイ部品等に適用することもできる。

本発明の実施の形態に係る製造方法を適用する積層セラミックコンデンサの断面図である。 本実施の形態におけるシートの形成態様を説明する図である。 本実施の形態におけるシートの積層態様を説明する図である。 内層部分及び外層部分における段差を概念的、模式的に示す図である。 外層部分のシート構成による作用の差異を説明する図である。 本発明の改変した実施の形態に関し、外層部分のシート構成を示す図である。

符号の説明

１ 積層セラミックコンデンサ
５、７ 内部電極（導電層）
９ 内層部分
１１、１３、２１１ 外層部分
１１ａ〜１１ｅ、１３ａ〜１３ｅ セラミックグリーンシート
４１ 段差緩和領域

Claims (4)

1. 複数の導電層を備えた機能領域である内層部分に、保護領域である外層部分が少なくとも一つ積層されている、積層電子部品の製造方法であって、
   前記外層部分を構成するシートとして、厚さの異なる複数のシートを用意し、
   段差緩和領域として、前記内層部分に近い位置ほど厚さの薄いシートが位置するように前記シートを積層した領域、を含むように前記外層部分を構成する、
   積層電子部品の製造方法。
2. 前記段差緩和領域における最も薄いシートを、前記内層部分の最外層に対して積層している、請求項１に記載の積層電子部品の製造方法。
3. 前記外層部分を構成するシートであって、前記内層部分の最外層に対して積層するシートには、該内層部分を構成しているシートよりも厚さの薄いシートを用いる、請求項１又は２に記載の積層電子部品の製造方法。
4. 前記外層部分は、前記内層部分の上下に一対設けられており、
   前記段差緩和領域は、該内層部分の上方にある前記外層部分に設ける、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の積層電子部品の製造方法。
   
   

Images