JP2011003846A - セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

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透悟 松井
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Abstract

【課題】有効面積比率が高い電子部品を製造し得る電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】第1の内部電極14が第1の端面13eと第1及び第2の側面13c、13dとに露出するように形成されていると共に、第2の内部電極16が第2の端面13fと第1及び第2の側面13c、13dとに露出するように形成されている直方体状のセラミック部材13を用意する工程と、セラミック部材13の第1及び第2の側面13c、13dに、セラミック微粒子を含むセラミックペーストを塗布し、乾燥した後に、焼成させることにより、電子部品本体43を形成する形成工程とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、セラミック電子部品の製造方法に関し、より詳細には、セラミック層を介して対向する第1及び第2の内部電極が形成されているセラミック電子部品の製造方法に関する。
近年、携帯電話機や、携帯音楽プレイヤーなどをはじめとする電子機器の小型化が進むにつれて、電子機器に搭載される実装基板の小型化が進んできている。それに伴い、実装基板の実装面積も狭くなってきている。このため、実装基板に実装されるセラミック電子部品に対する小型化の要求が強まってきている。また、セラミック電子部品には、小型化の要求と共に、高性能化の要求も高まってきている。例えば、セラミック電子部品の一種である積層セラミックコンデンサに対しては、小型化の要求と共に、高容量化の要求も高まってきている。
セラミック電子部品において、小型化と高性能化とを両立させるためには、セラミック電子部品のうち、第1及び第2の内部電極が対向している部分が占める割合である有効面積比率を高めることが有効である。言い換えれば、セラミック電子部品のうち、第1及び第2の内部電極が対向しておらず、セラミック電子部品の機能発現に寄与していないマージン部分の占める割合を小さくすることが有効である。
例えば、下記の特許文献1には、高い有効面積比率を有する積層セラミックコンデンサを製造し得る方法として、以下のような積層セラミックコンデンサの製造方法が記載されている。特許文献1に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法は、複数の誘電体層が積層された直方体状のセラミック焼結体と、このセラミック焼結体の内部に誘電体層を挟んで対向するように形成された複数の内部電極と、この内部電極に接続されており、セラミック焼結体の両端面に形成された一対の外部電極を備えた積層セラミックコンデンサを製造するための方法である。まず、セラミック成分と有機バインダ成分を含むセラミック生シートを準備する。後の工程において切断分離されて個々の内部電極となる帯状パターンの導体層を形成する。セラミック生シートと帯状パターンの導体層とを導体層がセラミック生シートを挟んで対向するように複数層積層して積層体を得る。積層体のセラミック焼結体の側面に対応する部分に切断溝を形成して帯状パターンの導体層を分離する。切断溝に粉体を含む洗浄液を吹き付けて洗浄する。洗浄した切断溝にセラミック成分と有機バインダ成分と溶媒とを含むセラミックペーストを埋め込み、乾燥する。その後に積層体を所定の形状の個片に切断し、分離する。個片を脱脂、焼成してセラミック焼結体を得る。最後に、セラミック焼結体の両端面に一対の外部電極を形成することにより、積層セラミックコンデンサを完成させる。
特許文献1には、上記製造方法では、積層体に切断溝を形成した工程の後に、切断溝に粉体を含む洗浄液を吹き付けて洗浄するため、焼結体の側面のマージン部分の幅が小さく、小型で内部電極の有効面積比率が大きく、かつ内部電極間の短絡の少ない積層セラミックコンデンサを生産性良く製造することができる旨が記載されている。
特開2006−351820号公報 特開平9−153433号公報
しかしながら、積層体を切断して分断する工程において、切断位置の精度を高めることは困難である。このため、特許文献1に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法では、十分にマージン部分の幅を小さくすることができず、有効面積比率が十分に高い積層セラミックコンデンサを製造することは困難であった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、有効面積比率が高い電子部品を製造し得る電子部品の製造方法を提供することにある。
なお、上記の特許文献2には、両側面に内部電極が露出したセラミック電子部品の側面を絶縁材でコーティングすることが記載されている。しかしながら、特許文献2には、絶縁材の具体的なコーティング方法については記載されていない。
本発明に係る電子部品の製造方法は、長さ方向及び幅方向に沿って延びる第1及び第2の主面と、長さ方向及び高さ方向に沿って延びる第1及び第2の側面と、幅方向及び高さ方向に沿って延びる第1及び第2の端面とを有し、セラミックからなる直方体状の電子部品本体と、第1の端面において露出するように、第1の主面に対して平行に電子部品本体内に形成されている第1の内部電極と、第2の端面において露出するように、第1の主面に対して平行に電子部品本体内に形成されている第2の内部電極とを有する電子部品の製造方法に関する。本発明に係る電子部品の製造方法は、第1の内部電極が第1の端面と第1及び第2の側面とに露出するように形成されていると共に、第2の内部電極が第2の端面と第1及び第2の側面とに露出するように形成されている直方体状のセラミック部材を用意する工程と、セラミック部材の第1及び第2の側面に、セラミック粒子を含むセラミックペーストを滴下して塗布し、乾燥した後に、焼成させることにより、電子部品本体を形成する形成工程とを備えている。
本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、セラミックペーストの塗布は、第1及び第2の側面にセラミックペーストを滴下した後に、第1及び第2の側面に超音波を印加するか、または第1及び第2の側面に気体を吹き付けることにより、セラミックペーストを第1及び第2の側面に広げることにより行う。
本発明に係る電子部品の製造方法の他の特定の局面では、セラミック部材を用意する工程は、セラミックグリーンシートを用意する工程と、セラミックグリーンシート上に、第1の方向に沿って延びる帯状の導電パターンを形成する工程と、導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、第1の方向と直交する第2の方向の一方側と他方側とに交互にずらして複数積層することにより積層体を形成する工程と、積層体を第1及び第2の方向に沿って切断することによりセラミック部材を複数形成する工程とを含む。
本発明に係る電子部品の製造方法の別の特定の局面では、セラミックペースト塗布時におけるセラミックペーストの粘度は、5〜1000mPa・sの範囲内にある。これによれば、セラミック部材の第1及び第2の側面に、より薄く、かつ厚みの均一なセラミック層を形成することができる。
本発明では、第1及び第2の側面に、セラミックペーストを塗布することによりセラミック部材の第1及び第2の側面の上にセラミック層を形成するため、薄く、かつ厚みの均一なセラミック層を形成することができる。従って、有効面積比率を高めることができ、小型でありつつ、高い性能を有する電子部品を製造することができる。
第1の実施形態に係る電子部品の製造方法を表すフローチャートである。 セラミックグリーンシート上に導体パターンを形成する工程を表す略図的斜視図である。 積層体を形成する工程を表す略図的正面図である。 セラミック部材の略図的斜視図である。 図4におけるV−V矢視図である。 図5におけるVI−VI矢視図である。 塗布装置の上流側部分の模式図である。 塗布装置の下流側部分の模式図である。 塗布工程を説明するための模式図である。具体的には、図9(a)は、セラミックペーストが滴下された状態を示す模式図である。図9(b)は、エアーを吹き付けることにより、セラミックペーストを広げる工程を表す模式図である。図9(c)は、セラミックペーストが均一に広げられた状態を表す模式図である。 分断後のセラミック部材の略図的斜視図である。 セラミック電子部品の略図的斜視図である。 図11におけるXII−XII矢視図である。 図11におけるXIII−XIII矢視図である。 図11におけるXIV−XIV矢視図である。 第2の実施形態における塗布装置の模式図である。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電子部品の製造方法を表すフローチャートである。まず、図1に示すように、ステップS1において、図2に示すセラミックグリーンシート10を用意する。セラミックグリーンシート10の種類は、特に限定されず、製造しようとする電子部品の特性に応じて適宜選択することができる。
例えば、製造しようとする電子部品が、コンデンサである場合は、誘電体セラミックを含むセラミックグリーンシート10を用いることができる。誘電体セラミックの具体例としては、例えば、BaTiO、CaTiO、SrTiO、CaZrOなどが挙げられる。セラミックグリーンシート10には、例えば、Mn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物などの副成分を適宜添加してもよい。
また、例えば製造しようとする電子部品が、セラミック圧電素子である場合には、圧電セラミックを含むセラミックグリーンシート10を用いることができる。圧電セラミックの具体例としては、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系セラミックなどが挙げられる。
また、例えば製造しようとする電子部品が、サーミスタ素子である場合には、半導体セラミックを含むセラミックグリーンシート10を用いることができる。半導体セラミックの具体例としては、例えば、スピネル系セラミックなどが挙げられる。
また、例えば製造しようとする電子部品が、インダクタ素子である場合には、磁性体セラミックを含むセラミックグリーンシート10を用いることができる。磁性体セラミックの具体例としては、例えば、フェライトセラミックなどが挙げられる。
なお、セラミックグリーンシート10の形成方法は特に限定されない。例えば、ダイコーター法、グラビアコーター法、マイクログラビアコーター法などを用いてセラミックグリーンシート10を形成することができる。また、セラミックグリーンシート10の厚みも特に限定されない。セラミックグリーンシート10の厚みは、例えば、3μm以下とすることができる。
次に、図1に示すステップS2において、図2に示すように、セラミックグリーンシート10上に、第1の方向xに沿って互いに平行に延びる複数の帯状の導体パターン11を形成する。この導体パターン11は、後述する第1及び第2の内部電極14,15を形成するためのものである。
導体パターン11の形成方法は特に限定されず、導体パターン11は、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット法等により形成することができる。導体パターン11の厚みも特に限定されず、例えば、1.5μm以下とすることができる。
次に、図1に示すステップS3において、図3に示すように、積層体12を形成する。具体的には、まず、導体パターン11を形成していないセラミックグリーンシート10を複数枚積層した後に、導体パターン11が形成されているセラミックグリーンシート10を、第1の方向xと直交する第2の方向yの一方側y1と他方側y2とに交互にずらして複数枚積層する。さらに、その上に、導体パターン11を形成していないセラミックグリーンシート10を複数枚積層し積層体12を完成させる。
次に、図1に示すステップS4において、得られた積層体12を静水圧プレス法などにより積層方向zにプレスする。
次に、ステップS5において、プレス後の積層体12を第1の方向x及び第2の方向yに沿って切断することにより、図4に示すセラミック部材13を複数形成する。なお、積層体12の切断は、ダイシングや押切りにより行うことができる。また、レーザーを用いて積層体12を切断してもよい。なお、セラミック部材13は第1の方向xに沿っては切断せず、第2の方向yに沿ってのみ切断し、棒状に形成してもよい。
図4に示すように、セラミック部材13は、直方体状である。セラミック部材13は、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びる第1及び第2の主面13a、13bと、長さ方向L及び高さ方向Hに沿って延びる第1及び第2の側面13c、13dと、幅方向W及び高さ方向Hに沿って延びる第1及び第2の端面13e、13fとを備えている。セラミック部材13の内部には、それぞれ第1の主面13aと平行な第1及び第2の内部電極14,15が形成されている。第1及び第2の内部電極14,15は、セラミック層16を介して対向している。図4及び図5に示すように、第1の内部電極14は、第1及び第2の側面13c、13dと、第1の端面13eとに露出しており、第2の端面13fには露出していない。一方、図4及び図6に示すように、第2の内部電極15は、第1及び第2の側面13c、13dと、第2の端面13fとに露出しており、第1の端面13eには露出していない。なお、セラミック部材13が棒状である場合、第1の内部電極14と第2の内部電極15は、第1及び第2の側面13b,13cに露出している。
次に、図1に示すステップS6において、図7及び図8に示す塗布装置22を用いて、第1の側面13cの上にセラミックペーストを塗布する。なお、描画の便宜上、図7には塗布装置22の上流側部分のみを示し、図8に塗布装置22の下流側部分を示している。図7に示す塗布装置22の上流側部分は、図8に示す下流側部分に接続されている。
図7に示すように、塗布装置22は、フィーダー22aを備えている。フィーダー22aは、供給されたセラミック部材13をひとつずつ搬送ベルト22b上に供給するためのものである。但し、フィーダー22aは、第1または第2の側面13c、13dが確実に上を向くようにセラミック部材13を配置することはできない。フィーダー22aにより搬送ベルト22b上に配置されたセラミック部材13には、第1または第2の側面13c、13dが上を向くものと、第1または第2の端面13e、13fが上を向くものとが含まれている。
第1または第2の側面13c、13dが上を向くものと、第1または第2の端面13e、13fが上を向くものとは、フィーダー22aよりも下流側に配置されているカメラ22cにより識別される。カメラ22cにより、第1または第2の側面13c、13dが上を向いていると識別されたセラミック部材13は、そのまま搬送される。一方、カメラ22cにより、第1または第2の端面13e、13fが上を向いていると識別されたセラミック部材13は、カメラ22cの下流側に配置されている回転機構22dにより90°回転される。これにより、第1または第2の側面13c、13dが上を向いた状態となる。
図8に示すように、回転機構22dの下流側には、ディスペンサ22eが配置されている。このディスペンサ22eからセラミックペーストがセラミック部材13上に滴下される。
ディスペンサ22eの下流側には、エアー吹きつけ機構22fが配置されている。エアー吹きつけ機構22fは、搬送ベルト22b上のセラミック部材13にエアーを吹き付ける機構である。ディスペンサ22eによりセラミックペーストが滴下された状態では、図9(a)に示すように、セラミックペースト24は、第1またh第2の側面13c、13dの中央部に位置しており、第1または第2の側面13c、13dの全面に均一に広がっていない。エアー吹きつけ機構22fにより第1または第2の側面13c、13dにエアーが吹き付けられると、図9(b)に示すように、セラミックペースト24が広がっていき、図9(c)に示すように、第1または第2の側面13c、13dに均一に広がる。
なお、本実施形態では、エアーを吹き付ける例について説明するが、エアー以外の気体、例えば、窒素ガス等を吹き付けるようにしてもよい。
エアー吹きつけ機構22fの下流側には、乾燥炉22gが配置されている。この乾燥炉22gをセラミック部材13が通過することにより、第1または第2の側面13c、13dに塗布されたセラミックペーストが乾燥する。
乾燥炉22gの下流側には、回転機構22h、22iが配置されている。回転機構22h、22iは、セラミック部材13を90°ずつ回転させる。このため、これら回転機構22h、22iによって、セラミック部材13が裏返される。その結果、第1及び第2の側面13c、13dのうち、セラミックペーストが塗布されていない側の側面が上方を向く。
回転機構22iの下流側には、ディスペンサ22j、エアー吹きつけ機構22k及び乾燥炉22lがこの順番で配置されている。これらにより、第1及び第2の側面13c、13dのうちのもう一方にも同様に、セラミックペーストが塗布され、乾燥される。なお、セラミック部材13が棒状である場合は、第1の方向xに沿って切断し、個々のチップに分割する。
なお、ステップS6において使用するセラミックペーストは特に限定されない。セラミックペーストは、製造しようとする電子部品の特性などに応じて適宜選択することができる。例えば、セラミックグリーンシート10に含まれるセラミックと同じ種類のセラミック粉末を含むセラミックペーストを用いてもよいし、セラミックグリーンシート10に含まれるセラミックとは異なる種類のセラミック粉末を含むセラミックペーストを用いてもよい。また、セラミックペーストの調製に使用される溶媒も、特に限定されず、セラミックペーストの調製には、例えば、水や、アルコールなどの有機溶媒を用いることができる。
セラミックペーストの塗布量は、第1の側面13cの上に形成しようとするセラミック層の厚さによって適宜設定することができる。塗布量は、例えば、0.005〜1.0mm程度とすることができる。
セラミックペーストの粘度は、セラミックペーストの塗布時において、5〜1000mPa・sの範囲内にあることが好ましい。すなわち、セラミックペーストの粘度は、セラミックペーストを塗布する雰囲気温度において、5〜1000mPa・sの範囲内にあることが好ましい。セラミックペーストの粘度を5mPa・s以上とすることで、第1の側面13cからセラミックペーストがたれることを抑制することができる。また、セラミックペーストの粘度を1000mPa・s以下とすることで、セラミックペーストを好適に塗布することができる。よって、薄く、かつ厚みが均一なセラミック層を形成することができる。
なお、セラミックペーストの粘度は、溶媒と、セラミック粉末との配合量を変化させることにより調整することができる。
本明細書において、セラミックペーストの粘度は、E型粘度計で、10rpmの速度で測定したときの粘度を意味する。
図10は、セラミックペースト塗布後のセラミック部材13の略図的斜視図である。図10に示すように、セラミック部材13の第1及び第2の側面13c、13d上に、セラミックペーストからなるセラミック層27a、27bが形成されている。次に、図1に示すステップS7において、これを焼成することにより、図11〜図14に示す直方体状のセラミック電子部品41を完成させる。なお、さらに、第1及び第2の端面41e、41f上に第1及び第2の外部電極を形成してもよい。
次に、得られたセラミック電子部品41の構成について、図11〜図14を参照して詳細に説明する。図11〜図14に示すように、セラミック電子部品41は、直方体状の電子部品本体43を備えている。電子部品本体43は、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びる第1及び第2の主面41a、41bと、長さ方向L及び高さ方向Hに沿って延びる第1及び第2の側面41c、41dと、幅方向W及び高さ方向Hに沿って延びる第1及び第2の端面41e、41fとを有する。電子部品本体43の内部には、第1及び第2の内部電極14,15が形成されている。第1の内部電極14と、第2の内部電極15とは、図14に示すように、高さ方向Hにおいて、セラミック層43aを介して対向している。第1の内部電極14は、第1の端面41eにおいて露出している。第2の内部電極15は、第2の端面41fにおいて露出している。第1及び第2の内部電極14,15は、第1及び第2の側面41c、41dには露出していない。
以上説明したように、本実施形態では、セラミックペーストを塗布することによりセラミック層27a、27bを形成する。このため、セラミック層27a、27bを薄く、かつ、均一な厚みで形成することができる。例えば、10μm以下の厚さのセラミック層27a、27bを形成することも可能である。よって、第1及び第2の内部電極14,15の幅方向W端部からセラミック電子部品41の幅方向W端部までの距離(以下、「Wギャップ」とする。)W1(図12,13を参照)を小さくすることができる。従って、有効面積比率が高いセラミック電子部品41を製造することができる。
また、塗布されたセラミックペースト層は、外気にさらされている部分が大きい。また、セラミックペースト層の乾燥時において、セラミックペースト層は、厚み方向に収縮する。このため、乾燥時において、均一に収縮する。このため、セラミックペースト層にクラック等が生じ難い。従って、クラック等のないセラミック層27a、27bを形成することができる。
さらに、セラミックペーストをセラミック部材13に塗布するため、セラミック層27a、27bから形成される部分と、セラミック部材13から形成される部分との接合強度を高めることができる。
また、本実施形態では、WギャップW1は、セラミックペーストの塗布量を調節することにより容易に調節することができる。従って、WギャップW1の制御が容易である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。但し、以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
(第2の実施形態)
上記第1の実施形態では、搬送ベルト22b上を搬送しながらセラミック部材13にセラミックペーストを塗布する場合について説明した。但し、本発明はこれに限定されない。例えば、以下のようにしてセラミック部材13にセラミックペーストを塗布してもよい。
図15は、第2の実施形態における塗布装置の模式図である。図15に示すように、塗布装置30は、基盤30aと、カメラ22cと、ディスペンサ22eと、エアー吹きつけ機構22fとを備えている。本実施形態では、まず、基盤30a上に、第1または第2の側面13c、13dが上を向くように、複数のセラミック部材13をマトリクス状に配置する。そして、カメラ22cもしくはセンサーでセラミック部材13の位置を判別しながら、ディスペンサ22eによりセラミック部材13の上にセラミックペーストを滴下する。そして、エアー吹きつけ機構22fによりセラミックペーストをセラミック部材13の第1または第2の側面13c、13dに広げる。その後、セラミックペーストを乾燥させた後に、セラミック部材13の表裏を反転させる。その後、同様に、第1及び第2の側面13c、13dのうちの他方にもセラミックペーストを塗布し、乾燥させる。
上記実施形態では、エアーを吹き付けることによりセラミックペーストを広げる場合について説明したが、側面にセラミックペーストを広げる方法は、特に限定されない。例えば、超音波を印加することにより広げてもよいし、刷毛やへらなどを用いて物理的に広げてもよい。
10…セラミックグリーンシート
11…導体パターン
12…積層体
13…セラミック部材
13a…セラミック部材の第1の主面
13b…セラミック部材の第2の主面
13c…セラミック部材の第1の側面
13d…セラミック部材の第2の側面
13e…セラミック部材の第1の端面
13f…セラミック部材の第2の端面
14…第1の内部電極
15…第2の内部電極
16…セラミック層
22…塗布装置
22a…フィーダー
22b…搬送ベルト
22c…カメラ
22d…回転機構
22e…ディスペンサ
22f…機構
22g…乾燥炉
22h、22i…回転機構
22j…ディスペンサ
22k…機構
22l…乾燥炉
24…セラミックペースト
27a、27b…セラミック層
30…塗布装置
30a…基盤
41…セラミック電子部品
41a…セラミック電子部品の第1の主面
41b…セラミック電子部品の第2の主面
41c…セラミック電子部品の第1の側面
41d…セラミック電子部品の第2の側面
41e…セラミック電子部品の第1の端面
41f…セラミック電子部品の第2の端面
43…電子部品本体
43a…セラミック層

Claims (4)

  1. 長さ方向及び幅方向に沿って延びる第1及び第2の主面と、長さ方向及び高さ方向に沿って延びる第1及び第2の側面と、幅方向及び高さ方向に沿って延びる第1及び第2の端面とを有し、セラミックからなる直方体状の電子部品本体と、前記第1の端面において露出するように、前記第1の主面に対して平行に前記電子部品本体内に形成されている第1の内部電極と、前記第2の端面において露出するように、前記第1の主面に対して平行に前記電子部品本体内に形成されている第2の内部電極とを有する電子部品の製造方法であって、
    前記第1の内部電極が第1の端面と第1及び第2の側面とに露出するように形成されていると共に、前記第2の内部電極が第2の端面と第1及び第2の側面とに露出するように形成されている直方体状のセラミック部材を用意する工程と、
    前記セラミック部材の前記第1及び第2の側面に、セラミック粒子を含むセラミックペーストを滴下して塗布し、乾燥した後に、焼成させることにより、前記電子部品本体を形成する形成工程とを備える、電子部品の製造方法。
  2. 前記セラミックペーストの塗布は、前記第1及び第2の側面にセラミックペーストを滴下した後に、前記第1及び第2の側面に超音波を印加するか、または前記第1及び第2の側面に気体を吹き付けることにより、前記セラミックペーストを前記第1及び第2の側面に広げることにより行う、請求項1に記載の電子部品の製造方法。
  3. 前記セラミック部材を用意する工程は、
    セラミックグリーンシートを用意する工程と、前記セラミックグリーンシート上に、第1の方向に沿って延びる帯状の導電パターンを形成する工程と、
    前記導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、前記第1の方向と直交する第2の方向の一方側と他方側とに交互にずらして複数積層することにより積層体を形成する工程と、
    前記積層体を前記第1及び第2の方向の内少なくとも一方に沿って切断することにより前記セラミック部材を複数形成する工程とを含む、請求項1または2に記載の電子部品の製造方法。
  4. 前記セラミックペースト滴下時における前記セラミックペーストの粘度は、5〜1000mPa・sの範囲内にある、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子部品の製造方法。
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