JP2015023262A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層セラミック電子部品が精度良く形成される、積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造方法は第１工程ないし第５工程を備える。第１工程では、セラミックグリーンシート１６を積層する。第２工程では、積層されたセラミックグリーンシート１６を金型２２〜２４で挟んで圧着する。これにより、金型２３に当接した第１主面と、金型２２に当接した第２主面とを有するセラミックグリーンブロック１５を形成する。第３工程では、第１主面から金型２３を分離し、第１主面にカット保持シート２５を張り付ける。第４工程では、第３工程の後に、第２主面から金型２２を分離する。第５工程では、第４工程の後に、セラミックグリーンブロック１５をチップ状に切断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品の製造方法に関する。

積層セラミックコンデンサの製造方法として、例えば、特許文献１に示すものがある。図３は、特許文献１に基づいて構成された、従来の積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。なお、以下では、上側を向く面を上面、下側を向く面を下面と称する。

まず、図３（Ａ）に示すように、カット保持シート２５を金型２２の上面に当接させる。そして、所定パターンの内部電極１４が形成されたセラミックグリーンシート１６をカット保持シート２５の上面に積層する。

次に、図３（Ｂ）に示すように、最上層のセラミックグリーンシート１６の上面に金型２３を当接させる。そして、金型２２，２３を介して、上下方向から、セラミックグリーンシート１６を熱圧着プレスする。これにより、誘電体層１３および内部電極１４を有するセラミックグリーンブロック１５が形成される。

次に、図３（Ｃ）に示すように、カット保持シート２５にセラミックグリーンブロック１５が保持された状態で、セラミックグリーンブロック１５をチップ状に切断する。これにより、図３（Ｄ）に示すように、積層セラミックコンデンサの素体１１が形成される。

最後に、素体１１の所定の両端部に外部電極（図示せず）を形成することにより、積層セラミックコンデンサが完成する。

特開平９−２５１９２３号公報

熱圧着プレスの際、誘電体であるセラミックグリーンシート１６は圧縮されやすく、金属材料である内部電極１４は圧縮されにくい。また、熱圧着プレスの際、カット保持シート２５は変形しやすい。このため、図４（Ａ）に示すように、セラミックグリーンブロック１５の面Ｓ_１は、カットラインが位置する場所で、セラミックグリーンブロック１５の内側に凹む。ここで、面Ｓ_１は、セラミックグリーンブロック１５の表面のうち、カット保持シート２５に当接する面である。この結果、セラミックグリーンブロック１５を切断して素体１１を形成すると、図４（Ｂ）に示すように、この素体１１の表面のうち面Ｓ_１に相当する面が、素体１１の外側に膨らむ。以下、このような形状を太鼓形状と称する。

積層セラミックコンデンサの素体１１が太鼓形状を有する場合、積層セラミックコンデンサを基板に実装する際、問題が生じやすくなる。例えば、吸引ミス等により、積層セラミックコンデンサを保持できず、積層セラミックコンデンサを基板上の所定位置に確実に運ぶことができないおそれがある。また、積層セラミックコンデンサが基板上で転がり、積層セラミックコンデンサを所定位置に確実に置くことができないおそれがある。

本発明の目的は、積層セラミック電子部品が精度良く形成される、積層セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。

（１）本発明の製造方法は第１工程ないし第４工程を備える。第１工程では、セラミックグリーンシートを積層する。第２工程では、積層されたセラミックグリーンシートを第１の金型と第２の金型とで挟んで圧着することより、第１の金型に当接した第１主面と、第２の金型に当接した第２主面とを有するセラミックグリーンブロックを形成する。第３工程では、第１主面から第１の金型を分離し、第１主面にカット保持シートを張り付ける。第４工程では、第３工程の後に、第２主面から第２の金型を分離する。

この工程では、圧着の際、セラミックグリーンブロックの表面に凹みが生じない。このため、積層セラミック電子部品の素体が太鼓形状となることを防止することができる。また、セラミックグリーンブロックが第１および第２の金型から分離される際、セラミックグリーンブロックは、第２の金型またはカット保持シートにより、常に保持される。このため、セラミックグリーンブロックが歪むことを抑制することができる。

（２）第４工程の後に、セラミックグリーンブロックをチップ状に切断する第５工程を備えることが好ましい。

この工程では、切断する際に、セラミックグリーンブロックがカット保持シートで保持されるため、セラミックグリーンブロックが歪むことをさらに抑制することができる。

（３）カット保持シートは熱剥離シートであってもよい。

この工程では、加熱により、積層セラミック電子部品の素体をカット保持シートから容易に分離することができる。

（４）カット保持シートは冷却剥離シートであってもよい。

この工程では、セラミックグリーンブロックに多くの熱を加えても、セラミックグリーンブロックはカット保持シートで保持される。そこで、セラミックグリーンブロックを加熱により柔らかくした後、セラミックグリーンブロックを切断する。これにより、セラミックグリーンブロックを切断することが容易となる。また、冷却により、積層セラミック電子部品の素体をカット保持シートから容易に分離することができる。

（５）第１工程では、第１の金型または第２の金型の上に、セラミックグリーンシートを積層することが好ましい。

この工程では、積層する工程と熱圧着プレスする工程との間で、セラミックグリーンシートは第１または第２の金型から分離されない。このため、セラミックグリーンブロックの歪みをさらに抑制することができる。

本発明によれば、積層セラミック電子部品の素体が太鼓形状となることを防止することができる。また、セラミックグリーンブロックが歪むことを抑制することができる。これにより、積層セラミック電子部品を精度良く形成することができる。

本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。 図２（Ａ）は、本実施形態に係る製造方法により製造された、積層セラミックコンデンサの外観斜視図である。図２（Ｂ）は、積層セラミックコンデンサのＡ−Ａ断面図である。図２（Ｂ）は、積層セラミックコンデンサのＢ−Ｂ断面図である。 第１の比較例となる積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。 第１の比較例に係る製造方法の問題点を示す断面図である。 第２の比較例となる積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。 第２の比較例に係る製造方法の問題点を示す断面図である。 積層セラミックコンデンサの太鼓形状を評価する方法を示す概念図である。 図８（Ａ）は、第２の比較例に係る製造方法における、セラミックグリーンブロック１５の歪みを示す断面図である。図７（Ｂ）は、本実施形態に係る製造方法における、セラミックグリーンブロック１５の歪みを示す断面図である。

本発明の実施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。積層セラミックコンデンサは積層セラミック電子部品の一例である。図１は、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。なお、以下では、上側を向く面を上面、下側を向く面を下面と称する。

まず、図１（Ａ）に示すように、ペットフィルム２１の上面にセラミックスラリー１８を塗布し、セラミックスラリー１８を乾燥させる。これにより、セラミックグリーンシート１６が形成される。

次に、図１（Ｂ）に示すように、スクリーン印刷、グラビア印刷等により、セラミックグリーンシート１６の上面に金属ペースト１７を印刷し、金属ペースト１７を乾燥させる。これにより、セラミックグリーンシート１６の上面に、所定パターンの内部電極１４が形成される。

次に、図１（Ｃ）に示すように、略平板状の金型２２を用意し、金型２２の上面に離型剤（図示せず）を塗布しておく。そして、内部電極１４が形成された、または、内部電極１４が形成されていないセラミックグリーンシート１６を金型２２の上面に積層する。

次に、図１（Ｄ）に示すように、略平板状の金型２３を用意し、金型２３の一方面に離型剤（図示せず）を塗布しておく。最上層のセラミックグリーンシート１６の上面に金型２３の一方面を当接させる。金型２３の上面（他方面）、および、セラミックグリーンシート１６の側面を覆うように、蓋状の金型２４を配置する。金型２４の内側の面は、金型２３の上面、および、セラミックグリーンシート１６の側面に当接する。そして、金型２２〜２４を介して、上下方向から、セラミックグリーンシート１６を熱圧着プレスする。これにより、誘電体層１３および内部電極１４を有するセラミックグリーンブロック１５が形成される。なお、熱圧着プレスの代わりに静水圧プレスを用いてもよい。

金型２３，２４は本発明の第１の金型に相当する。金型２２は本発明の第２の金型に相当する。セラミックグリーンブロック１５の上面は本発明の第１主面に相当する。セラミックグリーンブロック１５の下面は本発明の第２主面に相当する。

次に、図１（Ｅ）に示すように、セラミックグリーンブロック１５の上面から、金型２３，２４を分離する。そして、セラミックグリーンブロック１５の上面に、粘着シートからなるカット保持シート２５を張り付ける。

次に、図１（Ｆ）に示すように、セラミックグリーンブロック１５にカット保持シート２５が張り付けられた状態で、セラミックグリーンブロック１５を金型２２から分離する。

次に、図１（Ｇ）に示すように、カット保持シート２５にセラミックグリーンブロック１５が保持された状態で、押し切り、ダイシング等により、セラミックグリーンブロック１５をチップ状に切断する。これにより、積層セラミックコンデンサの素体１１（図２参照）が形成される。

最後に、素体１１の所定の両端部に外部電極１２ａ，１２ｂ（図２参照）を形成することにより、積層セラミックコンデンサが完成する。

図２（Ａ）は、本実施形態に係る製造方法により製造された、積層セラミックコンデンサの外観斜視図である。図２（Ｂ）は、積層セラミックコンデンサのＡ−Ａ断面図である。図２（Ｂ）は、積層セラミックコンデンサのＢ−Ｂ断面図である。なお、以下では、積層方向に垂直な方向を長さ方向および幅方向と称し、積層方向を厚み方向と称する。また、Ａ−Ａ断面は長さ方向に垂直な断面であり、Ｂ−Ｂ断面は幅方向に垂直な断面である。

図２（Ａ）に示すように、積層セラミックコンデンサは、略直方体状の素体１１と、外部電極１２ａ，１２ｂとを備える。外部電極１２ａ，１２ｂは素体１１の長さ方向の両端部に形成されている。積層セラミックコンデンサのサイズは、例えば、長さ方向０．４ｍｍ×幅方向０．２ｍｍ×厚み方向０．２ｍｍである。

図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、素体１１は誘電体層１３および内部電極１４ａ，１４ｂを有する。内部電極１４ａと内部電極１４ｂとは、誘電体層１３を介して交互に積層され、互いに対向している。内部電極１４ａは外部電極１２ａに接続され、内部電極１４ｂは外部電極１２ｂに接続されている。

次に、比較例とな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。第１の比較例となる積層セラミックコンデンサの製造方法は、図３に示したものである。なお、第１の比較例に係る製造方法のうち、上述の説明で明示しなかった点は、本実施形態と同様である。

図５は、第２の比較例となる積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。まず、図５（Ａ）に示すように、所定パターンの内部電極１４が形成されたセラミックグリーンシート１６を略平板状の金型２２の上面に積層する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、最上層のセラミックグリーンシート１６の上面に略平板状の金型２３を当接させる。そして、金型２２，２３を介して、上下方向から、セラミックグリーンシート１６を熱圧着プレスする。これにより、誘電体層１３および内部電極１４を有するセラミックグリーンブロック１５が形成される。次に、図５（Ｃ）に示すように、セラミックグリーンブロック１５から金型２２，２３を分離する。

次に、図５（Ｄ）に示すように、セラミックグリーンブロック１５の下面にカット保持シート２５を張り付けた後、セラミックグリーンブロック１５をチップ状に切断する。これにより、図５（Ｅ）に示すように、積層セラミックコンデンサの素体１１が形成される。

最後に、素体１１の所定の両端部に外部電極（図示せず）を形成することにより、積層セラミックコンデンサが完成する。なお、第２の比較例に係る製造方法のその他の点は、本実施形態に係る製造方法と同様である。

図６は、第２の比較例に係る製造方法の問題点を示す断面図である。第２の比較例に係る製造方法では、セラミックグリーンブロック１５から金型２２，２３を分離する際、セラミックグリーンブロック１５が歪み、内部電極１４の位置が所定位置からずれる。このため、図６（Ａ）に示すように、カットラインと内部電極１４との距離δ_ｇが短くなる箇所が生じる。当該箇所では、図６（Ｂ）に示すように、積層セラミックコンデンサの外部と内部電極１４との距離が短くなる。このため、大気中の水分が内部電極１４まで到達しやすくなる。この結果、積層セラミックコンデンサの耐湿性が劣化するおそれがある。

図７は、積層セラミックコンデンサの太鼓形状を評価する方法を示す概念図である。図７は積層セラミックコンデンサのＡ−Ａ断面図である。但し、図７では一部の構成を省略している。

積層セラミックコンデンサの表面のうち、厚さ方向に垂直な面をＳ_１，Ｓ_４とする。積層セラミックコンデンサの表面のうち、幅方向に垂直な面をＳ_２，Ｓ_３とする。積層セラミックコンデンサが太鼓形状であることを反映して、面Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓ_４は平面であり、面Ｓ_１は積層セラミックコンデンサの外側に膨む曲面である。

面Ｓ_１とＡ−Ａ断面との交線上にあり、面Ｓ_４から最も遠い位置にある点をＰ_１とする。面Ｓ_２とＡ−Ａ断面との交線上にある点をＰ_２とする。面Ｓ_３とＡ−Ａ断面との交線上にある点をＰ_３とする。点Ｐ_２，Ｐ_３を通り、面Ｓ_４に平行であり、面Ｓ_４から最も遠い位置にある直線をＬ_１とする。直線Ｌ_１と点Ｐ_１との距離をδ_ｐとする。

長さ方向にＡ−Ａ断面の位置を変化させたときの距離δ_ｐの最大値を、新たに距離δ_ｐとすると、距離δ_ｐは太鼓形状の度合いを表す。すなわち、距離δ_ｐが長いほど、積層セラミックコンデンサが太鼓形状である度合いが高くなる。

９個のサンプルについて距離δ_ｐをマイクロスコープで測定した結果、第１の比較例では距離δ_ｐが平均２２．８μｍとなり、本実施形態では距離δ_ｐが平均２．９μｍとなった。この結果から、本実施形態では、第１の比較例に比べて、積層セラミックコンデンサが太鼓形状になりにくいことがわかる。

図８（Ａ）は、第２の比較例に係る製造方法における、セラミックグリーンブロック１５の歪みを示す断面図である。図７（Ｂ）は、本実施形態に係る製造方法における、セラミックグリーンブロック１５の歪みを示す断面図である。ここで、セラミックグリーンブロック１５内の内部電極１４の位置をＸ線で測定し、その結果から歪みを算出した。白丸と黒丸との距離δ_ｄが、内部電極１４が所定位置（白丸の位置）からどの程度ずれたかを示す。白丸から見た黒丸の方向が、内部電極が所定位置（白丸の位置）からどの方向にずれたかを示す。白丸が明示されていない箇所も同様である。すなわち、点線と折れ線との差異が、内部電極が所定位置からどの程度ずれたかを示す。

第２の比較例では距離δ_ｄの最大値が３８μｍとなり、本実施形態では距離δ_ｄの最大値が１９μｍとなった。この結果から、本実施形態では、第２の比較例に比べて、セラミックグリーンブロック１５が歪みにくいことがわかる。

本実施形態では、セラミックグリーンシート１６に金型２２，２３を当接させ、金型２２，２３を介してセラミックグリーンシート１６を熱圧着プレスする。そして、熱圧着プレスの際、金属材料である金型２２，２３はほとんど変形しない。このため、セラミックグリーンブロック１５の表面に凹みが生じない。この結果、積層セラミックコンデンサの素体１１が太鼓形状となることを防止することができる。

また、本実施形態では、セラミックグリーンブロック１５から金型２３，２４を分離する際、セラミックグリーンブロック１５を金型２２で保持する。セラミックグリーンブロック１５から金型２２を分離する際、セラミックグリーンブロック１５をカット保持シート２５で保持する。すなわち、セラミックグリーンブロック１５が金型２２〜２４から分離される際、セラミックグリーンブロック１５は、金型２２またはカット保持シート２５により、常に保持される。このため、セラミックグリーンブロック１５が歪むことを抑制することができる。

また、積層セラミックコンデンサのサイズが小さくなるほど、積層セラミックコンデンサの素体１１が少し太鼓形状になっただけで、また、セラミックグリーンブロック１５が少し歪んだだけで、積層セラミックコンデンサの特性は大きな影響を受ける。このため、本実施形態の効果は、上述の積層セラミックコンデンサのサイズ（長さ方向０．４ｍｍ×幅方向０．２ｍｍ×厚み方向０．２ｍｍ）以下で、特に有用である。

また、本実施形態では、セラミックグリーンシート１６を積層する際に金型２２を用いるとともに、セラミックグリーンシート１６を熱圧着プレスの際にも金型２２を用いる。すなわち、積層する工程と熱圧着プレスする工程との間で、セラミックグリーンシート１６は、金型２２から分離されず、金型２２に保持される。このため、セラミックグリーンブロック１５の歪みを抑制することができる。なお、積層する際に用いる金型と別のものを熱圧着プレスの際に用いてもよい。

また、カット保持シート２５は熱剥離シートまたは冷却剥離シートであることが好ましい。カット保持シート２５が熱剥離シートである場合、加熱により、積層セラミックコンデンサの素体１１をカット保持シート２５から容易に分離することができる。

カット保持シート２５が冷却剥離シートである場合、セラミックグリーンブロック１５に多くの熱を加えても、セラミックグリーンブロック１５はカット保持シートで保持される。そして、セラミックグリーンブロック１５は、樹脂を含むため、加熱により柔らかくなる。

そこで、カット保持シート２５が冷却剥離シートである場合、セラミックグリーンブロック１５を加熱により柔らかくした後、セラミックグリーンブロック１５を切断する。これにより、セラミックグリーンブロック１５を切断することが容易となる。また、冷却により、積層セラミックコンデンサの素体１１をカット保持シート２５から容易に分離することができる。

なお、本実施形態では積層セラミックコンデンサに本発明を適用したが、インダクタ等の他の積層セラミック電子部品にも本発明を適用することができる。

１１…素体
１２ａ，１２ｂ…外部電極
１３…誘電体層
１４，１４ａ，１４ｂ…内部電極
１５…セラミックグリーンブロック
１６…セラミックグリーンシート
１７…金属ペースト
１８…セラミックスラリー
２１…ペットフィルム
２２，２３…金型（第２の金型）
２４…金型（第１の金型）
２５…カット保持シート

Claims (5)

1. セラミックグリーンシートを積層する第１工程と、
   積層された前記セラミックグリーンシートを第１の金型と第２の金型とで挟んで圧着することにより、前記第１の金型に当接した第１主面と、前記第２の金型に当接した第２主面とを有するセラミックグリーンブロックを形成する第２工程と、
   前記第１主面から前記第１の金型を分離し、前記第１主面にカット保持シートを張り付ける第３工程と、
   前記第３工程の後に、前記第２主面から前記第２の金型を分離する第４工程と、を備える積層セラミック電子部品の製造方法。
2. 前記第４工程の後に、前記セラミックグリーンブロックをチップ状に切断する第５工程を備える、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
3. 前記カット保持シートは熱剥離シートである、請求項１または２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
4. 前記カット保持シートは冷却剥離シートである、請求項１または２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
5. 前記第１工程では、前記第１の金型または前記第２の金型の上に、前記セラミックグリーンシートを積層する、請求項１ないし４のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。

Images