JP2009135322A - 積層型電子部品の不良検出方法および積層型電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造プロセスの改善に役立ち、小型化、薄層化および多層化が進んでいる積層型電子部品の開発速度を向上させることができる積層型電子部品の不良検出方法と、その方法を利用した積層型電子部品の製造方法とを提供すること。
【解決手段】切断後のグリーンチップ４ｂに対応するように、切断前のグリーン積層体４ａの外層表面または外層内部にマークＭを付す工程と、グリーン積層体４ａを切断して複数のグリーンチップ４ｂを得る工程と、グリーンチップ４ｂの検査を行い、不良となったグリーンチップ４ｂのマークＭから、グリーン積層体４ａにおける不良発生位置を特定する工程と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、たとえば積層セラミックコンデンサなどの積層型電子部品の不良を検出する方法に関する。

積層セラミックコンデンサなどの積層型電子部品は、小型化、薄層化および多層化が進んでおり、その開発速度の向上が求められている。このように電子部品の小型化、薄層化および多層化を図るためには、その製造プロセスの工夫も必要であり、不良品を得ることなく、多数の良品チップを製造することがスループットの向上の観点から重要である。

従来、たとえば下記の特許文献１では、セラミックコンデンサの表面に内部電極層と同一材料のドット状のマーキングを施し、ドット状の形状と製造ロットとの間に相関関係を持たせておき、製造ロットの不具合を検出することができるようにした方法が提案されている。

しかしながら、このような従来の方法では、ロット毎の不良は検出することができるが、同じグリーン積層体における不良発生位置までを特定することはできなかった。ロット毎の不良が検出できたとしても、根本的な製造条件の不具合などを検出することは困難であった。
特開昭５８−１３９４１８号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、製造プロセスの改善に役立ち、小型化、薄層化および多層化が進んでいる積層型電子部品の開発速度を向上させることができる積層型電子部品の不良検出方法と、その方法を利用した積層型電子部品の製造方法とを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る積層型電子部品の不良検出方法は、
切断後のグリーンチップに対応するように、切断前のグリーン積層体の外層表面または外層内部にマークを付す工程と、
前記グリーン積層体を切断して複数のグリーンチップを得る工程と、
前記グリーンチップの検査を行い、不良となったグリーンチップのマークから、前記グリーン積層体における不良発生位置を特定する工程と、を有する。

本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、
切断後のグリーンチップに対応するように、切断前のグリーン積層体の外層表面または外層内部にマークを付す工程と、
前記グリーン積層体を切断して複数のグリーンチップを得る工程と、
前記グリーンチップを焼成して焼成体チップを得る工程と、
前記焼成体チップに端子電極を形成する工程と、
を有する。

本発明に係る積層型電子部品の不良検出方法および製造方法では、グリーン積層体における切断して形成されるチップ予定位置と、切断後のグリーンチップに付されたマークとが一対一に対応する。そのため、検査結果により不良とされたグリーンチップのマークから、グリーン積層体における不良発生位置を容易に特定することができる。そのため、不良原因となっている工程や、製造装置内の不良箇所や不良位置を効率的に検出することができる。その結果として、製造プロセスの改善を図ることが容易になり、小型化、薄層化および多層化が進んでいる積層型電子部品の開発速度を向上させることができる。

好ましくは、前記グリーンチップを焼成した焼成体チップに端子電極を形成し、当該焼成体チップの検査を行い、不良となった焼成体チップのマークから、前記グリーン積層体における不良発生位置を特定する工程をさらに有する。この場合には、耐電圧不良などの電気特性の不良が発生し易いグリーン積層体におけるチップ予定位置を特定することが可能になり、外観検査では判断できないグリーン積層体内の不良位置を特定できる。

好ましくは、前記マークは、切断前の前記グリーン積層体における平面上で、切断後のグリーンチップが何れの位置から切断されたかを特定できるマークである。このようなマークによれば、グリーン積層体における切断して形成されるチップ予定位置と、切断後のグリーンチップに付されたマークとが一対一に対応する。

好ましくは、不良となったグリーンチップまたは焼結体チップのマークから、前記グリーン積層体における平面上で、不良発生位置の分布を観察するためのマッピング図を作成する工程を、さらに有する。マッピング図を作成することで、グリーン積層体における平面上で、不良発生位置が特に多い領域を特定することが容易になり、不良原因となっている工程や、製造装置内の不良箇所や不良位置を効率的に検出することができる。

好ましくは、前記マークは、グリーンチップの焼成後にも残るものである。そのようなマークを用いることで、焼成後の焼成体チップの不良に基づき、グリーン積層体における不良発生位置を容易に特定することができる。

好ましくは、プレス後で切断前の前記グリーン積層体の外層表面に、レーザ照射により前記マークを形成する。レーザ照射により、切断後のグリーンチップに対応するマークを、任意の位置に容易且つ明確に形成することができる。なお、プレス後にマークを形成するのは、プレス前では、プレス工程により、レーザ照射マークが消えてしまうおそれがあるからである。

好ましくは、切断前でしかもプレス前のグリーン積層体の外層表面または外層内部に、焼成時に分解される印刷インキにより、外部から見えるように、しかも前記マークに対応して盛り上がるように、前記マークを形成する。そのようなマークは、プレス後には、印刷インキがグリーン積層体の外層表面または外層内部に埋め込まれる。そのマークは、焼成前には、容易に判別することができる。また、焼成後では、印刷インキは、焼成中の熱により蒸散されるが、焼結体チップの外層表面には、マークを示す印刷インキに対応する凹みが残される。したがって、焼成体チップにおいても、凹みに対応するマークが残される。

好ましくは、切断前の前記グリーン積層体の外層表面に、電極ペーストで、前記マークを形成し、その後に、そのマークが形成された前記グリーン積層体の外層表面に、前記マークが透けて見える保護層を形成する。そのようなマークは、保護層から透けて見えると共に、保護層により保護され、マークが消されるおそれが少ない。

好ましくは、前記保護層は、前記外層と同じグリーンシートで構成される。その場合には、外層とは別のグリーンシートを準備する必要が無くなり、プロセスの単純化を図ることができる。

好ましくは、前記電極ペーストが、前記グリーン積層体の内部に積層してある内部電極層を構成する電極ペーストと同じ電極ペーストである。この場合には、マーク専用の電極ペーストを準備する必要が無くなり、プロセスの単純化を図ることができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される積層セラミックコンデンサの概略断面図、
図２は図１に示す積層セラミックコンデンサを製造する過程で得られるグリーン積層体の斜視図、
図３は図２に示すグリーン積層体の要部断面図、
図４はグリーン積層体に付されるマークの一例を示すグリーン積層体の平面図、
図５（Ａ）は切断不良がないグリーンチップの斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示すＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図、図５（Ｃ）は切断不良がある場合の断面図、図５（Ｄ）および図５（Ｅ）は切断ズレがある場合のグリーンチップの斜視図、
図６はグリーン積層体における切断不良の一例に係る分布マッピング図、
図７はグリーン積層体におけるショート不良の一例に係る分布マッピング図である。

まず、本発明の実施形態に係る方法により製造される積層型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、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ２は、コンデンサ素体４と、第１端子電極６と第２端子電極８とを有する。コンデンサ素体４は、第１内部電極層１２および第２内部電極層１３を有し、第１内側誘電体層１０および第２内側誘電体層１１の間に、これらの内部電極層１２，１３が交互に積層してある。

コンデンサ素体４は、その積層方向の両端面に、外側誘電体層１４を有する。交互に積層される一方の第１内部電極層１２は、コンデンサ素体４の第１端部の外側に形成してある第１端子電極６の内側に対して電気的に接続してある。また、交互に積層される他方の第２内部電極層１３は、コンデンサ素体４の第２端部の外側に形成してある第２端子電極８の内側に対して電気的に接続してある。

第１および第２内側誘電体層１０，１１および外側誘電体層１４の材質は、特に限定されず、たとえばチタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウムおよび／またはチタン酸バリウムなどの誘電体材料で構成される。各内側誘電体層１０，１１の厚みは、特に限定されないが、数μｍ〜数十μｍのものが一般的である。また、外側誘電体層１４からなる外層部の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０〜２００μｍの範囲である。

端子電極６および８の材質も特に限定されないが、通常、Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ等の少なくとも１種、又はそれらの合金を用いることができる。通常は、Ｃｕ，Ｃｕ合金、Ｎｉ又はＮｉ合金等や、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ合金、Ｉｎ−Ｇａ合金等が使用される。端子電極６および８の厚みも特に限定されないが、通常１０〜５０μｍ程度である。

積層セラミックコンデンサ２の形状やサイズは、目的や用途に応じて適宜決定すればよい。積層セラミックコンデンサ２が直方体形状の場合は、通常、縦（０．２〜５．７ｍｍ）×横（０．１〜５．０ｍｍ）×厚み（０．１〜３．２ｍｍ）程度である。
次に、本発明の一実施形態としての積層セラミックコンデンサ２の製造方法について説明する。

まず、図２に示すグリーン積層体４ａを形成する。このグリーン積層体４ａを形成するために、図３に示すように、第１内部電極パターン１２ａが形成された第１グリーンシート１０ａと、第２内部電極パターン１３ａが形成された第２グリーンシート１１ａとを交互に積層し、グリーン積層体４ａを形成する。

グリーンシート１０ａ，１１ａを形成するための誘電体用ペーストは、通常、セラミック粉末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。本実施形態では、これらのペーストは、有機溶剤系ペーストであることが好ましい。

なお、有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものである。有機ビヒクルに用いるバインダは特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等の通常の各種バインダから適宜選択すればよい。

内部電極パターン１２ａ，１３ａを形成するための内部電極用ペーストは、各種導電性金属や合金からなる導電材、あるいは焼成後に導電材となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等と、上記した有機ビヒクルとを混練して調製する。なお、内部電極用ペーストには、必要に応じて、共材としてセラミック粉末が含まれていても良い。共材は、焼成過程において導電性粉末の焼結を抑制する作用を奏する。

グリーンシート１０ａ，１１ａは、上記の誘電体用ペーストを用いたドクターブレード法などで形成される。また、グリーンシート１０ａ，１１ａの各表面に内部電極パターン１２ａ，１３ａを形成するには、上記の内部電極用ペーストを用いてスクリーン印刷などを行えばよい。

グリーン積層体４ａにおける第１グリーンシート１０ａは、最終的には図１に示す第１内側誘電体層１０となる部分であり、第２グリーンシート１１ａは、最終的には図１に示す第２内側誘電体層１１となる部分である。また、第１内部電極パターン１２ａは、最終的には図１に示す第１内部電極層１２となる部分であり、第２内部電極パターン１３ａは、最終的には図１に示す第２内部電極層１３となる部分である。

図３では、図示の容易化のために、グリーン積層体４ａにおける内部電極層１２ａおよび１３ａの積層数を少なく図示してあるが、数層から数百層と自由に設定することができる。

なお、図２および図３に示すように、グリーン積層体４ａにおける積層方向Ｚの両端部には、外側誘電体層１４となるべきグリーンシート１４ａが積層してある。グリーン積層体４ａにおける積層方向Ｚの厚みは、焼成後において、図１に示すコンデンサ素体４の厚みに対応する。

図２および図３に示すように、グリーン積層体４ａにおいて、第１内部電極パターン１２ａと第２内部電極パターン１３ａとは、パターン１２ａ，１３ａの長手方向Ｘに沿って、半パターンずらしてある直線の繰り返しパターンである。

また、パターン１２ａ，１３ａの長手方向Ｘと積層方向Ｚとの双方に垂直であるグリーン積層体４ａの長手方向Ｙに沿って見れば、第１内部電極パターン１２ａと第２内部電極パターン１３ａとは、同じピッチ長さの分離した直線パターンである。

なお、図２に示すように、これらの第１内部電極パターン１２ａおよび第２内部電極パターン１３ａは、グリーン積層体４ａの長手方向Ｙに沿って両端位置には形成されない領域が存在し、その領域が端部切り捨て部分２６となる。

本実施形態では、グリーン積層体４ａは、図２および図３に示す切断線３０に沿って切断される。図４に示すように、切断線３０は、グリーン積層体４ａのＸ−Ｙ平面から見て、ＸＹ軸に平行なマトリックス状に形成され、切断線３０に沿って分割後には、グリーンチップ４ｂとなる。

図４に示すように、本実施形態では、切断後のグリーンチップ４ｂに対応するように、切断前のグリーン積層体４ａにおける片側または両側の外層１４ａの表面または表面近傍の内部に、マークＭを付す。図４に示す例では、マークＭは、連番の数字であり、切断前のグリーン積層体４ａにおけるＸ−Ｙ平面上で、切断後のグリーンチップ４ｂが何れの位置から切断されたかを特定できるようになっている。

マークＭは、グリーンチップ４ｂの焼成後にも残るものであることが好ましいマークＭは、たとえばプレス後で切断前のグリーン積層体４ａの外層１４ａの表面に、レーザ照射によりマークＭを形成することができる。レーザ照射により、たとえば各数字の形状での凹みに対応するマークＭが、グリーン積層体４ａの外層１４ａの表面に形成される。

あるいは、マークＭは、切断前でしかもプレス前のグリーン積層体４ａにおける外層１４ａの表面または表面近傍の内部に、焼成時に分解される印刷インキにより、外部から見えるように、しかもマークＭに対応して盛り上がるように、マークＭを印刷法で形成する。そのようなマークＭは、グリーン積層体４ａのプレス後には、印刷インキがグリーン積層体４ａにおける外層１４ａの表面または外層内部に埋め込まれる。そのマークＭは、焼成前には、容易に判別することができる。また、焼成後では、印刷インキは、焼成中の熱により蒸散されるが、焼結体チップの外層表面には、マークＭを示す印刷インキに対応する凹みが残される。したがって、焼成体チップにおいても、凹みに対応するマークが残される。

あるいはまた、マークＭは、切断前のグリーン積層体４ａの外層表面に、電極パターン１２ａ，１３ａを形成するための電極ペーストと同じ電極ペーストで、形成されても良い。その場合には、その後に、そのマークＭが形成されたグリーン積層体４ａの外層表面に、マークＭが透けて見える保護層を形成する。保護層は、外側誘電体層１４となるべき複数のグリーンシート１４ａのうちの一枚または複数枚であってもよい。そのようなマークＭは、保護層から透けて見えると共に、保護層により保護され、マークが消されるおそれがない。

このようなマークＭが付されたグリーン積層体４ａは、切断線３０に沿って、たとえば押し切り刃などで切断され、個々のグリーンチップ４ｂとなる。各グリーンチップ４ｂは、切断ズレ、厚み不良などの検査が行われる。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、切断ズレがない場合には、内部電極パターン１２ａおよび１３ａは、グリーンチップ４ｂの内部に、Ｘ，ＹおよびＺ方向に整然と対称形状に配置される。切断ズレがある場合には、図５（Ｃ）〜図５（Ｅ）に示すように、内部電極パターン１２ａおよび１３ａは、グリーンチップ４ｂの内部で、Ｘ，ＹおよびＺ方向のいずれかに偏って配置されたり、斜めに配置される。

図５（Ｃ）〜図５（Ｅ）に示すように、切断ズレが生じた場合には、その切断ズレが生じたグリーンチップに付されているマークＭを読み取る。その読み取られたマークＭから、グリーン積層体４ａにおける不良発生位置を容易に特定することができる。たとえば切断不良となったグリーンチップ４ｂのマークＭを全てコンピュータに手動でまたは自動的に読み込み、コンピュータの画面出力または印刷出力で、グリーン積層体４ａにおける平面上における不良発生位置の分布を示すマッピング図を作成する。

図６は、切断不良となったグリーン積層体４ａのマッピング図である。図６に示すように、切断不良が、平面から見て四角形状のグリーン積層体４ａの二辺位置に集中していることが判明したとする。そのことから、切断装置における二辺位置での保持構造に問題があるのではないかとの推測が立てられ、その改善作業に入ることができる。

すなわち、マッピング図を作成することで、グリーン積層体４ａにおける平面上で、不良発生位置が特に多い領域を特定することが容易になり、不良原因となっている工程や、製造装置内の不良箇所や不良位置を効率的に検出することができる。その結果として、製造プロセスの改善を図ることが容易になり、小型化、薄層化および多層化が進んでいる積層型セラミックコンデンサ２の開発速度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、切断後のグリーンチップ４ｂに、脱バインダ処理および焼成処理を施し、焼結体チップを得る。脱バインダ処理および焼成処理の諸条件は特に限定されないが、焼成温度としては、たとえば１０００〜１４００°Ｃである。

その後に、焼結体チップに、図１に示す第１および第２端子電極６および８となる電極ペーストを塗布し、焼き付け処理を行う。焼き付け処理時の温度条件などは、特に限定されない。

その後に、これらの焼結体チップに対して、デラミネーション不良やクラック検査などの外観検査と共に、容量測定、耐電圧、絶縁抵抗などの電気特性を測定し、これらの不良を検査する。その後、焼成前と同様にして、不良が生じた焼結体チップに付されているマークＭを読み取る。その読み取られたマークＭから、グリーン積層体４ａにおける不良発生位置を容易に特定することができる。

たとえば容量測定、耐電圧、絶縁抵抗などの電気特性を測定し、これらのデータを、マークＭに関連づけて、コンピュータに手動でまたは自動的に読み込む。読み込んだデータを表にした例の一部を下記の表１に示す。表１において、製品番号が、マークに対応する。

次に、これらのデータに基づき、コンピュータの画面出力または印刷出力で、グリーン積層体４ａにおける平面上における不良発生位置の分布を示すマッピング図を作成する。

図７は、静電容量、耐電圧または絶縁抵抗のいずれかの電気特性が不良となったグリーン積層体４ａのマッピング図である。図７に示すように、電気特性の不良は、平面から見て四角形状のグリーン積層体４ａの全体に分布していることが判明したとする。そのことから、電気特性の不良は、製造装置よりも工程条件などに基づき発生しているのではないかとの推測が立てられ、その改善作業に入ることができる。

すなわち、マッピング図を作成することで、グリーン積層体４ａにおける平面上で、不良発生位置の分布が分かり、不良原因となっている工程や、製造装置内の不良箇所や不良位置を効率的に検出することができる。その結果として、製造プロセスの改善を図ることが容易になり、小型化、薄層化および多層化が進んでいる積層型セラミックコンデンサ２の開発速度を向上させることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、本発明の方法は、積層セラミックコンデンサに限らず、その他の電子部品に適用することが可能である。

図１は本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される積層セラミックコンデンサの概略断面図である。 図２は図１に示す積層セラミックコンデンサを製造する過程で得られるグリーン積層体の斜視図である。 図３は図２に示すグリーン積層体の要部断面図である。 図４はグリーン積層体に付されるマークの一例を示すグリーン積層体の平面図である。 図５（Ａ）は切断不良がないグリーンチップの斜視図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示すＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図、図５（Ｃ）は切断不良がある場合の断面図、図５（Ｄ）および図５（Ｅ）は切断ズレがある場合のグリーンチップの斜視図である。 図６はグリーン積層体における切断不良の一例に係る分布マッピング図である。 図７はグリーン積層体におけるショート不良の一例に係る分布マッピング図である。

符号の説明

２… 積層セラミックコンデンサ
４… コンデンサ素体
４ａ… グリーン積層体
４ｂ… グリーンチップ
６… 第１端子電極
８… 第２端子電極
１０… 第１内側誘電体層
１０ａ… 第１グリーンシート
１１… 第２内側誘電体層
１１ａ… 第２グリーンシート
１２… 第１内部電極層
１２ａ… 第１内部電極パターン
１３… 第２内部電極層
１３ａ… 第２内部電極パターン
３０… 切断線
Ｍ… マーク

Claims (13)

1. 切断後のグリーンチップに対応するように、切断前のグリーン積層体の外層表面または外層内部にマークを付す工程と、
   前記グリーン積層体を切断して複数のグリーンチップを得る工程と、
   前記グリーンチップの検査を行い、不良となったグリーンチップのマークから、前記グリーン積層体における不良発生位置を特定する工程と、を有する積層型電子部品の不良検出方法。
2. 前記マークは、切断前の前記グリーン積層体における平面上で、切断後のグリーンチップが何れの位置から切断されたかを特定できるマークである請求項１に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
3. 不良となったグリーンチップのマークから、前記グリーン積層体における平面上で、不良発生位置の分布を観察するためのマッピング図を作成する工程を、さらに有する請求項２に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
4. 前記グリーンチップを焼成した焼成体チップに端子電極を形成し、当該焼成体チップの検査を行い、不良となった焼成体チップのマークから、前記グリーン積層体における不良発生位置を特定する工程をさらに有する請求項１または２に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
5. 不良となった焼成体チップのマークから、前記グリーン積層体における平面上で、不良発生位置の分布を観察するためのマッピング図を作成する工程を、さらに有する請求項４に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
6. 前記マークは、グリーンチップの焼成後にも残るものである請求項４または５に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
7. プレス後で切断前の前記グリーン積層体の外層表面に、レーザ照射により前記マークを形成する請求項１〜６のいずれかに記載の積層型電子部品の不良検出方法。
8. 切断前でしかもプレス前のグリーン積層体の外層表面または外層内部に、焼成時に分解される印刷インキにより、外部から見えるように、しかも前記マークに対応して盛り上がるように、前記マークを形成する請求項１〜６のいずれかに記載の積層型電子部品の不良検出方法。
9. 切断前の前記グリーン積層体の外層表面に、電極ペーストで、前記マークを形成し、その後に、そのマークが形成された前記グリーン積層体の外層表面に、前記マークが透けて見える保護層を形成する請求項１〜６のいずれかに記載の積層型電子部品の不良検出方法。
10. 前記保護層は、前記外層と同じグリーンシートで構成される請求項９に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
11. 前記電極ペーストが、前記グリーン積層体の内部に積層してある内部電極層を構成する電極ペーストと同じ電極ペーストである請求項９または１０に記載の積層型電子部品の不良検出方法。
12. 切断後のグリーンチップに対応するように、切断前のグリーン積層体の外層表面または外層内部にマークを付す工程と、
    前記グリーン積層体を切断して複数のグリーンチップを得る工程と、
    前記グリーンチップを焼成して焼成体チップを得る工程と、
    前記焼成体チップに端子電極を形成する工程と、
    を有する積層型電子部品の製造方法。
13. 前記マークは、切断前の前記グリーン積層体における平面上で、切断後のグリーンチップが何れの位置から切断されたかを特定できるマークであり、前記グリーンチップの焼成後にも残るものである請求項１２に記載の積層型電子部品の製造方法。

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