JP2020059210A - グラビア印刷用の印刷版およびそれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、この発明にかかる積層セラミック電子部品の製造方法は、積層された複数のセラミック層と積層された複数の内部電極層とを有する積層体と、積層体の両端部に配置される外部電極と、を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、本発明にかかるグラビア印刷用の印刷版を用いて、セラミックグリーンシートに内部電極パターンを印刷する、積層セラミック電子部品の製造方法である。
1.積層セラミックコンデンサ
この発明のグラビア印刷用の印刷版を用いたグラビア印刷機、あるいは積層セラミック電子部品の製造方法により製造される積層セラミック電子部品である積層セラミックコンデンサ(2端子型積層セラミックコンデンサ)について説明する。
また、積層体14に、半導体セラミックを用いた場合、積層セラミック電子部品は、サーミスタ素子として機能する。半導体セラミック材料の具体例としては、たとえば、スピネル系セラミック材料などが挙げられる。
また、積層体14に、磁性体セラミックを用いた場合、積層セラミック電子部品は、インダクタ素子として機能する。また、インダクタ素子として機能する場合は、内部電極層18は、コイル状の導体となる。磁性体セラミック材料の具体例としては、たとえば、フェライトセラミック材料などが挙げられる。
第2の内部電極層16bは、第1の内部電極層16aと対向する第2の対向電極部18bと、第2の内部電極層16bの一端側に位置し、第2の対向電極部18bから積層体12の第2の端面12fまでの第2の引出電極部20bを有する。第2の引出電極部20bは、その端部が第2の端面12fに引き出され、露出している。
第1の内部電極層16aの第1の引出電極部20aと第2の内部電極層16bの第2の引出電極部20bの形状は、特に限定されないが、矩形状であることが好ましい。もっとも、コーナー部が丸められていたり、コーナー部が斜めに(テーパー状)形成されていたりしてもよい。
第1の内部電極層16aの第1の対向電極部18aの幅と第1の内部電極層16aの第1の引出電極部20aの幅とは、同じ幅に形成されていてもよく、どちらか一方が狭く形成されてもよい。同様に、第2の内部電極層16bの第2の対向電極部18bの幅と第2の内部電極層16bの第2の引出電極部20bの幅とは、同じ幅に形成されていてもよく、どちらか一方が狭く形成されてもよい。
第1の外部電極24aは、積層体12の第1の端面12eの表面に配置され、第1の端面12eから延伸して第1の主面12a、第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12dのそれぞれの一部分を覆うように形成される。この場合、第1の外部電極24aは、第1の内部電極層16aの第1の引出電極部20aと電気的に接続される。なお、第1の外部電極24aは、積層体12の第1の端面12eのみに形成されていてもよい。
第2の外部電極24bは、積層体12の第2の端面12fの表面に配置され、第2の端面12fから延伸して第1の主面12a、第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12dのそれぞれの一部分を覆うように形成される。この場合、第2の外部電極24bは、第2の内部電極層16bの第2の引出電極部20bと電気的に接続される。なお、第2の外部電極24bは、積層体12の第2の端面12fのみに形成されていてもよい。
焼付け層は、ガラスと金属とを含む。焼付け層の金属としては、たとえば、Cu、Ni、Ag、Pd、Ag−Pd合金、Au等から選ばれる少なくとも1つを含む。また、焼付け層のガラスとしては、B、Si、Ba、Mg、Al、Li等から選ばれる少なくとも1つを含む。焼付け層は、複数層であってもよい。焼付け層は、ガラスおよび金属を含む導電性ペーストを積層体12に塗布して焼き付けたものであり、セラミック層14および内部電極層16と同時に焼成したものでもよく、セラミック層14および内部電極層16を焼成した後に焼き付けたものでもよい。
また、第1の主面12aおよび第2の主面12b、ならびに第1の側面12cおよび第2の側面12dの表面に下地電極層を設ける場合には、第1の主面12aおよび第2の主面12b、ならびに第1の側面12cおよび第2の側面12dの表面に位置する第1の下地電極層および第2の下地電極層である長さ方向の中央部におけるそれぞれの焼付け層の厚みは、5μm以上40μm以下程度であることが好ましい。
導電性樹脂層は、焼付け層の表面に焼付け層を覆うように配置されるか、積層体12の表面に直接配置されてもよい。
導電性樹脂層は、熱硬化性樹脂および金属を含む。導電性樹脂層は、熱硬化性樹脂を含むため、たとえば、めっき膜や導電性ペーストの焼成物からなる導電層よりも柔軟性に富んでいる。このため、積層セラミックコンデンサに物理的な衝撃や熱サイクルに起因する衝撃が加わった場合であっても、導電性樹脂層が緩衝層として機能し、積層セラミックコンデンサへのクラックを防止することができる。
導電性樹脂層に含まれる金属(導電性フィラー)の形状は、特に限定されない。導電性フィラーは、球形状、扁平状などのものを用いることができるが、球形状金属粉と扁平状金属粉とを混合して用いるのが好ましい。
導電性樹脂層に含まれる金属(導電性フィラー)の平均粒径は、特に限定されない。導電性フィラーの平均粒径は、たとえば、0.3μm以上10μm以下程度であってもよい。
導電性樹脂層に含まれる金属(導電性フィラー)は、主に導電性樹脂層の通電性を担う。具体的には、導電性フィラーどうしが接触することにより、導電性樹脂層内部に通電経路が形成される。
導電性樹脂層に含まれる樹脂は、導電性樹脂全体の体積に対して、25vol%以上65vol%以下で含まれていることが好ましい。
また、導電性樹脂層には、熱硬化性樹脂とともに、硬化剤を含むことが好ましい。ベース樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノール樹脂、アミン系、酸無水物系、イミダゾール系など公知の種々の化合物を使用することができる。
また、第1の主面12aおよび第2の主面12b、ならびに第1の側面12cおよび第2の側面12dの表面に下地電極層を設ける場合には、第1の主面12aおよび第2の主面12b、ならびに第1の側面12cおよび第2の側面12dの表面に位置する下地電極層である長さ方向の中央部におけるそれぞれの導電性樹脂層の厚みは、5μm以上40μm以下程度であることが好ましい。
めっき層は、複数層によって形成されてもよい。この場合、めっき層は、Niめっき層とSnめっき層の2層構造であることが好ましい。Niめっき層が、下地電極層の表面を覆うように設けられることで、積層セラミックコンデンサ10Aを実装する際に、実装に用いられる半田によって下地電極層が侵食されることを防止することができる。また、Niめっき層の表面に、Snめっき層を設けることにより、積層セラミックコンデンサ10Aを実装する際に、実装に用いられる半田の濡れ性を向上させ、容易に実装することができる。
第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bのそれぞれは、下地電極層が設けられず、めっき層が積層体12の表面に直接形成されていてもよい。すなわち、積層セラミックコンデンサ10Aは、第1の内部電極層16aまたは第2の内部電極層16bに電気的に接続されるめっき層を含む構造であってもよい。このような場合、前処理として積層体12の表面に触媒を配設した後で、めっき層が形成されてもよい。
めっき層は、積層体12の表面に形成される下層めっき電極と、下層めっき電極の表面に形成される上層めっき電極とを含むことが好ましい。
下層めっき電極および上層めっき電極はそれぞれ、たとえば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、BiまたはZnなどから選ばれる少なくとも1種の金属または当該金属を含む合金を含むことが好ましい。
下層めっき電極は、はんだバリア性能を有するNiを用いて形成されることが好ましく、上層めっき電極は、はんだ濡れ性が良好なSnやAuを用いて形成されることが好ましい。また、たとえば、第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bがNiを用いて形成される場合、下層めっき電極は、Niと接合性のよいCuを用いて形成されることが好ましい。なお、上層めっき電極は、必要に応じて形成されればよく、第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bはそれぞれ、下層めっき電極のみで構成されてもよい。
めっき層は、上層めっき電極を最外層としてもよいし、上層めっき電極の表面にさらに他のめっき電極を形成してもよい。
下地電極層を設けずに配置するめっき層の1層あたりの厚みは、1μm以上15μm以下であることが好ましい。めっき層は、ガラスを含まないことが好ましい。めっき層の単位体積あたりの金属割合は、99vol%以上であることが好ましい。
積層セラミックコンデンサ10の寸法は、長さ方向zのL寸法が0.40mm以上3.45mm以下、幅方向yのW寸法が0.20mm以上2.65mm以下、積層方向xのT寸法が0.20mm以上2.65mm以下であることが好ましい。
図7を参照して、グラビア印刷法のための、この発明にかかるグラビア印刷用の印刷版40A1を備えるグラビア印刷機30について概略的に説明する。
図7は、この発明に係るグラビア印刷用の印刷版を備えるグラビア印刷機を概略的に示す模式図である。図8は、図7に示したグラビア印刷機によって、被印刷部としてのキャリアフィルムによって裏打ちされたセラミックグリーンシート上に導電性ペースト膜が形成された状態を示す断面図である。図9は、図7に示したグラビア印刷用の印刷版を単独で示す斜視図である。図10は、図9に示したグラビア印刷用の印刷版に設けられる1個の印刷部を拡大して示す、グラビア印刷用の印刷版の外周面の展開図である。図11は、図10に示した印刷部のA部を拡大して示す図である。図12は、図11に示した印刷部のB部をさらに拡大して示す図である。
印刷版40A1は、上述したグラビア印刷法により印刷ペーストを所定の図形パターンとなるように被印刷物60の表面に印刷するための部材である。印刷版40A1は、円筒状のグラビアロール40aを有し、グラビアロール40aの外周面40bに、印刷すべき図形パターンに対応する複数の印刷部42が形成されている。
第1の土手44は、印刷版40A1の周方向である回転方向R1に対して略平行方向に延びており、印刷部42内に配置される。第1の土手44は、それぞれ間隔をあけて、複数本、配置されている。第1の土手44の印刷方向(回転方向R1)における両端部の、印刷方向に対して略直交する方向に沿った幅は、第1の土手44のその他の部分の印刷方向に対して略直交する方向に沿った幅よりも大きいことが好ましい。換言すると、第1の土手44の印刷方向(回転方向R1)における両端部には、第1の土手44のその両端部以外の部分の印刷方向に直交する方向に沿った幅よりも大きい第1の突起部56が形成されていることが好ましい。これにより、先端の土手の面積を大きくすることができ、先端部においてもペーストが転写されやすくなり、より印刷カスレの発生抑制の効果を得ることができる。隣り合う複数の第1の土手44同士の間隔は、印刷される図形パターンに合わせて適宜設定することができる。なお、塗布厚を薄く塗布する場合は、隣り合う第1の土手44の間隔を小さくし、塗布厚を厚く塗布する場合は、その間隔を大きくすることにより、塗布厚を調整することができる。
第2の土手46は、回転方向R1に対して略直交する方向に延び、どちらか一方の端部が第1の土手44に接続されるように印刷部42内に配置されている。第2の土手46は、それぞれ間隔をあけて複数本配置されている。第2の土手46は、一方の端部が、千鳥配置になるように第1の土手44に接続されていることが好ましい。また、第2の土手46は、第2の土手46の第1の土手44に接続されていない側の他方の端部が、一方の端部の接続されている第1の土手44と対向する(隣り合う)別の第1の土手44には接続されていない。すなわち、各第2の土手46の他方の端部と第1の土手44との間には、隙間部47が設けられる。これにより、導電性ペースト36が第1の土手44に挟まれた各セル48を充填しながら流動することができ、各セル48からの転写量を一定にすることができる。その結果、印刷カスレの発生を抑制することができる。なお、塗布厚を薄く塗布する場合は、第1の土手44の間隔だけでなく、隣り合う第2の土手46の間隔も小さくし、塗布厚を厚く塗布する場合は、その間隔を大きくすることにより、より塗布厚の調整がしやすくなる。なお、隣り合う第2の土手46の間隔だけを調整するだけでも塗布厚を調整することができる。
なお、隣り合う複数の第2の土手46同士の間隔は、印刷される図形パターンに合わせて適宜設定することができる。
印刷部42内には、第1の土手44と第2の土手46とにより区画されるセル48が配置される。ただし、セル48は、第1の土手44と第2の土手46により完全に仕切られているわけではない。具体的には、上述したように、第2の土手46は、一方の端部が千鳥配置になるように第1の土手44に接続されていることが好ましく、第2の土手46の第1の土手44に接続されていない側の他方の端部は、一方の端部が接続されている第1の土手44と対向する(隣り合う)別の第1の土手44には接続されていない。すなわち、上述したように、各第2の土手46の他方の端部と第1の土手44との間には、隙間部47が設けられる。そのため、セル48は、印刷部42の回転方向R1に沿って、途切れることなく連続して配置されている。これにより、導電性ペースト36が第1の土手44に挟まれた各セル48を充填しながら流動することができ、各セル48からの転写量が一定になる効果を得ることができる。その結果、印刷カスレの発生を抑制することができる。
セル48は、第1の土手44、第2の土手46および印刷部42以外の印刷版40A1の印刷面よりも高さが低く形成されている。言い換えれば、セル48は、凹形状を有する。
印刷部42には、回転方向R1において、はじめに被印刷物60に接触する部分に位置する領域、すなわち、印刷部42の印刷始端側には、印刷部42の印刷始端部50を有する。印刷始端部50に位置するセル48には、対角方向において、セル48を区切る仕切り土手52が配置される。これにより、セル48の開口面積を確保しつつ、転写きっかけとなる仕切り土手52のセラミックグリーンシート62に対する接触面積を十分に確保することができるため、印刷カスレなく、印刷することができる。
次に、積層セラミック電子部品の製造方法の一実施の形態について、上述した構成からなる積層セラミックコンデンサ10Aの製造方法を例にして説明する。
導電性樹脂層の形成方法としては、熱硬化性樹脂および金属成分を含む導電性樹脂ペーストを焼付け層もしくは積層体12の表面に塗布し、250℃以上550℃以下の温度で熱処理を行い、樹脂を熱硬化させ、導電性樹脂層が形成される。このときの熱処理時の雰囲気は、N2雰囲気であることが好ましい。また、樹脂の飛散を防ぎ、かつ、各種金属成分の酸化を防ぐため、酸素濃度は、100ppm以下に抑えることが好ましい。
積層体12の第1の端面12eおよび第2の端面12fにめっき処理を施し、内部電極層16の露出部上に下地めっき電極を形成する。めっき処理を行うにあたっては、電解めっき、無電解めっきのどちらを採用してもよいが、無電解めっきはめっき析出速度を向上させるために、触媒などによる前処理が必要となり、工程が複雑化するデメリットがある。したがって、通常は、電解めっきを採用することが好ましい。めっき工法としては、バレルめっきを用いることが好ましい。また、必要に応じて、下層めっき電極の表面に上層めっき電極を同様に形成してもよい。
従って、図10に示す印刷部42を設けたグラビア印刷用の印刷版40A1によれば、導電性ペースト36の流動性を確保しつつ、印刷カスレをより抑制することができる。
続いて、この発明の第1の実施の形態の第1の変形例にかかるグラビア印刷用の印刷版40A2について、説明する。
なお、印刷版40A2では、第1の土手44の両端部に第1の突起部56は形成されていなくてもよく、形成されていてもよい。
続いて、この発明の第1の実施の形態の第2の変形例にかかるグラビア印刷用の印刷版40A3について、説明する。
図15は、この発明の第1の実施の形態における図4に示す第1の内部電極層16aおよび図5に示す第2の内部電極層16bのとは異なる形状の内部電極層16’の形状を示す。図15に示す内部電極層16’は、第1の内部電極層16a’および第2の内部電極層16b’を有する。
具体的には、第1の引出電極部20a’は、積層体12の第1の端面12eに露出している。したがって、第1の内部電極層16a’は、積層体12の第2の端面12f、第1の側面12cおよび第2の側面12dには露出していない。また、第1の内部電極層16a’の第1の引出電極部20a’の幅方向yの大きさは、第1の内部電極層16a’の第1の対向電極部18a’の幅方向yの大きさよりも小さい。
具体的には、第2の引出電極部20b’は、積層体12の第1の端面12fに露出している。したがって、第2の内部電極層16b’は、積層体12の第1の端面12e、第1の側面12cおよび第2の側面12dには露出していない。また、第2の内部電極層16b’の第2の引出電極部20b’の幅方向yの大きさは、第2の内部電極層16b’の第1の対向電極部18b’の幅方向yの大きさよりも小さい。
1.積層セラミックコンデンサ
続いて、第2の実施の形態にかかるグラビア印刷用の印刷版を用いたグラビア印刷機で製造される積層セラミックコンデンサ(3端子型積層セラミックコンデンサ)について説明する。
積層体12の寸法は、特に限定されない。
また、焼成後のセラミック層14の積層方向xの平均厚みも、積層セラミックコンデンサ10Aと共通であるので、その説明を省略する。
第1の接地用端子電極28aおよび第2の接地用端子電極28bは、積層体12側から順に、積層体12の表面に配置される下地電極層と、下地電極層を覆うように配置されるめっき層とを有する。
また、積層セラミックコンデンサ10Bにおけるめっき層の材料や構造等は、積層セラミックコンデンサ10Aと共通であるので、その説明を省略する。
続いて、この発明の第1の実施の形態における第2の変形例にかかるグラビア印刷用の印刷版40B1、40B2について、説明する。
印刷版40B1に形成される印刷部142aの構成は、印刷版40A1に形成される印刷部42と略同一であるので、その説明を省略する。
なお、印刷版40B1では、第1の土手44の両端部に第1の突起部56は形成されていなくてもよく、形成されていてもよい。また、印刷始端部50に位置する仕切り土手52は、図14に示す仕切り土手52’のように、その一方の端部および他方の端部が、どちらも第1の土手44に接続されていなくてもよい。
なお、印刷版40B2では、第1の土手44の両端部に第1の突起部56は形成されていなくてもよく、形成されていてもよい。また、印刷始端部50に位置する仕切り土手52は、図14に示す仕切り土手52’のように、その一方の端部および他方の端部が、どちらも第1の土手44に接続されていなくてもよく、印刷始端部82a、82bに位置する仕切り土手84a、84bも、図14に示す仕切り土手52’のように、その一方の端部および他方の端部が、どちらも第1の土手44に接続されていなくてもよい。
すなわち、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施の形態に対し、機序、形状、材質、数量、位置又は配置等に関して、様々の変更を加えることができるものであり、それらは、本発明に含まれるものである。
12 積層体
14 セラミック層
14a 外層部
14b 内層部
16、16’、116 内部電極層
16a、16a’、116a 第1の内部電極層
16b、16b’、116b 第2の内部電極層
16c 浮き内部電極層
18a、18a’、118a 第1の対向電極部
18b、18b’、118b 第2の対向電極部
18c 対向電極部
20a、20a’ 第1の引出電極部
20b、20b’ 第2の引出電極部
120a1 一方の第1の引出電極部
120a2 他方の第1の引出電極部
120b1 一方の第2の引出電極部
120b2 他方の第2の引出電極部
22a 側部(Wギャップ)
22b 端部(Lギャップ)
24 外部電極
24a 第1の外部電極
24b 第2の外部電極
26 信号端子電極
26a 第1の信号端子電極
26b 第2の信号端子電極
28 接地用端子電極
28a 第1の接地用端子電極
28b 第2の接地用端子電極
30 グラビア印刷機
32 圧胴
34 タンク
36 導電性ペースト
38 ドクターブレード
40A1、40A2、40A3、40B1、40B2 グラビア印刷用の印刷版
40a グラビアロール
40b 外周面
42 印刷部
44 第1の土手
46 第2の土手
47 隙間部
48 セル
50 印刷始端部
52 仕切り土手
54 開放部
56 第1の突起部
58 第2の突起部
60 被印刷物
62 セラミックグリーンシート
64 導電性ペースト膜
66 キャリアフィルム
70 狭幅部
72 印刷始端部
74 第2の仕切り土手
80 幅広部
80a 第1の幅広部
80b 第2の幅広部
82a、82b 印刷始端部
84a、84b 第3の仕切り土手
R1 印刷版の回転方向
R2 圧胴の回転方向
F 被印刷物の搬送方向
E1 仕切り土手の中心線
E2 第1の土手が延びる方向に沿った第1の土手の中心線
θ 仕切り土手52が延びる方向に沿った仕切り土手52の中心線E1と、第1の土手44が延びる方向に沿った第1の土手44の中心線E2とが交わる鋭角の角度
Claims (10)
- グラビア印刷法により、印刷ペーストを所定の図形パターンとなるように被印刷物上に印刷するグラビア印刷用の印刷版であって、
円筒状のグラビアロールを有し、前記グラビアロールの外周面に、印刷すべき図形パターンに対応する複数の印刷部が形成されており、
前記印刷部は、回転方向に対して略平行方向に延びる複数本の第1の土手と、回転方向に対して略直交する方向に延び、どちらか一方の端部が前記第1の土手に接続される複数本の第2の土手と、前記第1の土手と前記第2の土手により区画される複数個のセルを有しており、
前記回転方向において、はじめに前記被印刷物に接触することとなる前記印刷部の印刷始端部に位置する前記セルには、対角方向において、前記セルを区切る仕切り土手が配置されている、グラビア印刷用の印刷版。 - 前記第1の土手の印刷方向における両端部の印刷方向に対して略直交する方向に沿った幅は、前記第1の土手のその他の部分の印刷方向に対して略直交する方向に沿った幅よりも大きい、請求項1に記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 複数の前記第2の土手は、一方の端部が千鳥配置になるように前記第1の土手に接続される、請求項1または請求項2に記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 前記第2の土手の前記第1の土手に接続されていない側の他方端部の印刷方向に対して略平行方向に沿った幅は、前記第2の土手のその他の部分の印刷方向に対して略平行方向に沿った幅よりも大きい、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 前記仕切り土手は、一方の端部が前記第1の土手に接続されるように配置される、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 前記仕切り土手が延びる方向に沿った前記仕切り土手の中心線と、前記第1の土手が延びる方向に沿った前記第1の土手の中心線とが交わる角度は、15°以上75°以下である、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 前記仕切り土手の一方の端部および他方の端部は、どちらも前記第1の土手に接続されていない、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 前記印刷部には、回転方向に対して略直交する方向において、前記印刷部の幅の狭い幅狭部が設けられており、前記幅狭部の輪郭に位置するセルには、印刷方向に対して、斜めに交わるように前記セルを区切る第2の仕切り土手が配置されている、請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 前記印刷部には、回転方向に対して略直交する方向において、前記印刷部の幅の広い幅広部が設けられており、前記幅広部に位置するセルのはじめに前記被印刷物に接触することとなる前記印刷部の印刷始端部に位置する前記セルには、対角方向に前記セルを区切る第3の仕切り土手が配置されている、請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版。
- 積層された複数のセラミック層と積層された複数の内部電極層とを有する積層体と、
前記積層体の両端部に配置される外部電極と、
を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のグラビア印刷用の印刷版を用いて、セラミックグリーンシートに内部電極パターンを印刷する、積層セラミック電子部品の製造方法。
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