JP2881542B2

JP2881542B2 - レーザ加工用セラミックグリーンシート及び積層セラミック電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP2881542B2
Application number: JP5268402A
Authority: JP
Inventors: 直人成田; 浩一郎都竹; 淳増田; 洋一水野; 利一鳥羽
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JPH07106192A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の科用分野】本発明は、特にチップインダクタ
やチップコンデンサのような積層セラミック電子部品を
製造する際用いるセラミックグリーンシートのレーザ加
工性を改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】チップインダクタやチップコンデンサの
ような積層セラミック電子部品は、ＬＣ回路を構成した
り、あるいは単独で回路要素として使用される。これら
チップ部品は、電子機器を軽薄短小化したいとの要望か
ら、小型化することが要求され、この要求が次第に強ま
っている。このため、積層チップインダクタや積層チッ
プコンデンサが広く用いられている。

【０００３】例えば積層チップインダクタの製造方法に
は次の方法がある。磁性材料粉末にバインダー、可
塑剤、分散剤及び溶剤等を加えて混合し、磁性材料スラ
リーを調整する。このスラリーをドクターブレード
法あるいはリバースコーター法等により長尺のシート状
に成形し、所定の寸法形状に切断して図４に示すように
多数の磁性材料グリーンシート素片１１、１１・・・が
得られるような磁性材料グリーンシート片を作成する。
これらの磁性材料グリーンシート片のうちの何枚か
のそれぞれに、各々のグリーンシート素片１１、１１・
・・に対応して所定の位置にスルーホールを穿孔すると
ともに、これらのグリーンシート素片を重ねたときにコ
イルを形成するようにコイルの一部を成す導体パターン
１１ａ〜１１ｅを上記スルーホールに接続するように導
電材料ペーストを用いてスクリーン印刷する。この際上
下に重ねられるグリーンシート片の導体パターン１１
ａ、１１ｅはそれぞれのグリーンシート素片の互いに相
反する端部に引き出され後述する外部電極と接続され
る。

【０００４】次に、これらの導体パターンを形成し
た磁性材料グリーンシート片を導体パターンがスルーホ
ールを介して相互に連結されコイルを形成するように積
層するとともに、この積層体の上下面のそれぞれに上記
導体パターンを形成していない残りの磁性材料グリーン
シート片をさらに積層し、未焼成積層体を作成する。
この未焼成積層体を金型に収容し、所定の圧力及び温
度でプレスし、圧着して圧着未焼成積層体を作成する。
この圧着未焼成積層体を碁盤目状に切断して図４に示す
各シート素片を積層した多数の未焼成積層チップを作成
する。これらの未焼成積層チップを一旦大気中で加
熱して脱バインダー処理をした後、再び大気中で焼成し
て焼成体チップを得る。これらの焼成体チップの上
記導体パターンの端部に引き出された相対する端面に電
極材料ペーストをディップ法等により塗布し、所定の温
度で焼付け処理を行って積層チップインダクタを得る。

【０００５】上記〜による従来の積層チップインダ
クタの製造方法は、において磁性材料グリーンシート
片上にスクリーン印刷により導体パターン１１ａ〜１１
ｅを印刷するため、導体パターンの塗膜部分が周辺より
盛り上がり、においてこれらの導体パターンを印刷し
たグリーンシート片をそれぞれの導体パターンがコイル
を形成するように重ねると、導体パターンのスルーホー
ル部分及びこれに対応する部分のように磁性材料グリー
ンシート片１層毎に重なる部分と、導体パターンが磁性
材料グリーンシート片１層をして重なった後磁性材料グ
リーンシート片２層を介して重なり再度磁性材料グリー
ンシート片１層を介して重なる部分、導体パターン１１
ｂ〜１１ｄが磁性材料グリーンシート片１層毎に重な
り、その上下に磁性材料グリーンシート片が重なる部分
のように各々のグリーンシート片の導体パターンはその
部分によって重なり方がことなり、多く重なった部分ほ
ど密着し易く、導体パターンの印刷されていない磁性材
料グリーンシート片のみが重なる部分は密着せず離間し
ている部分も生じる。この状態でプレスされると、磁性
材料グリーンシート片を介して導体パターンの重なる部
分の多いものほど加えられる圧力が大きくなって、導体
パターンがグリーンシート片に対してより強く密着す
る。そして、この状態でにおいて焼成すると、収縮が
起こったとしても導体パターン焼成体は上記重なりの多
い部分ほどグリーンシート焼成体に密着した状態のまま
となる。

【０００６】このように導体パターンの焼成体からなる
コイルの導体部分がグリーンシート焼成体に密着したま
まの積層チップインダクタは、各々のグリーンシート焼
成体層を挟んだ導体間において発生する分布容量がグリ
ーンシート焼成体の比誘電率によっても影響されるた
め、高い周波数で使用する場合には損失ｔａｎδ（＝１
／Ｑ）が大きくなり、インダクタとしての所望の電気的
特性が得られない。また、上記のような従来の方法によ
り作成された積層チップインダクタは、電子部品として
使用されて動作されると、コイルが機械的に伸縮し、こ
れが繰り返されると導体部分が磁性材料グリーンシート
焼成体から離れ、その密着状態が解かれる。このように
なると、各層の導体間には空気層が介した分布容量が発
生することになり、初期の電気特性と繰り返し使用後の
電気特性とが異なることになり電気特性が安定しない。

【０００７】そこで、上記において、磁性材料グリー
ンシート片における各々のグリーンシート素片１１、１
１・・・において、例えばその一つについては図５に示
すように導体パターン１１ａを形成する予定の所定部分
にレーザ光を照射してそのパターンにしたがった凹部パ
ターン１１ｆを形成するとともに、所定の位置にスルー
ホール１１ｇをレーザ光により穿孔し、この凹部パター
ン及び穿孔部分に導電材料ペーストをグリーンシート素
片の生地とその塗布層の表面が同一平面に位置するよう
に塗布して導体パターン１１ａを形成し、以下その他の
グリーンシート素片についてもこれに準じて加工、処理
を行い、ついで上記の残りの操作を行い、さらに上記
〜の工程を経て積層チップインダクタを得ることも
行われている。このようにすると、上記で得られる未
焼成積層チップは、導体パターン塗布層を介した磁性材
料グリーンシートの積層部分と、その他の磁性材料グリ
ーンシートの積層部分とにおいて、各層の密着度合に差
がなくなり、上記、を経て得られた積層チップイン
ダクタの品質係数Ｑも大きく、繰り返し使用後の電気特
性も安定させることができる。上記は積層チップインダ
クタについて述べたが、積層チップコンデンサについて
も同様なことが言える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レーザによる穿孔加工や凹部形成加工を行う際に、磁性
材料グリーンシートはレーザ光の吸収性が悪く、特に淡
色系の材料を用いたときにはこれらのレーザ加工を行え
ないことがある。特に積層チップコンデンサを得る際に
用いることのある白色系の酸化チタン系の誘電体材料グ
リーンシートの場合にはこのことが起こり易い。

【０００９】本発明の目的は、レーザ加工性を高めたセ
ラミックグリーンシート及びこれを用いた積層セラミッ
ク電子部品の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、分子吸光係数が５０００以上のレーザ光
吸収剤をセラミック粉末に対して０．０１重量％以上
２．０重量％以下含有するセラミックグリーンシートを
有するレーザ加工用セラミックグリーンシートを提供す
るものである。また、本発明は、導体パターン塗布膜を
形成した複数のセラミックグリーンシートを作成する導
体パターンセラミックグリーンシート作成工程と、該複
数の導体パターンセラミックグリーンシートを含む複数
のセラミックグリーンシートを積層することにより導体
パターンによる電子素子を形成する未焼成積層体を得る
工程と、該積層体を圧着する工程と、該圧着積層体を焼
成して焼成体を得る工程を有する積層セラミック電子部
品の製造方法において、上記導体パターンセラミックグ
リーンシート作成工程はレーザ加工性を向上させるレー
ザ光吸収剤をセラミック粉末と混合した状態で含有する
セラミック組成物のスラリーから得られるセラミックグ
リーンシートを有するレーザ加工用セラミックグリーン
シートを作成し、該レーザ加工用セラミックグリーンシ
ートの上記導体パターンの形成部分に対応してレーザ光
により少なくとも凹部又はスルーホールの形成加工を行
い、該加工部に導体パターン塗布層を形成する工程を有
する積層セラミック電子部品の製造方法を提供するもの
である。この際、レーザ光吸収剤は有機色素、特にカー
ボンブラックであることが好ましい。

【００１１】本発明のレーザ加工用セラミックグリーン
シートは、セラミック組成物から得られるが、このセラ
ミック組成物はセラミック粉末、バインダー、可塑剤、
分散剤及び溶剤等からなる通常のセラミックグリーンシ
ートを得る際に用いるセラミック組成物にレーザ光吸収
剤を含有させたものである。このレーザ光吸収剤を含有
するセラミック組成物のスラリーがＰＥＴフィルム等に
ドクターブレード法あるいはリバースコート法等により
塗布され、剥離されてシートとされる。この場合、第１
層を通常のセラミックグリーンシートとし、さらにその
上にレーザ光吸収剤を含有するセラミック組成物を上記
と同様に塗布し、複数層からなるレーザ加工用セラミッ
クグリーンシートを作成しても良く、このようにする
と、レーザにより凹部形成加工するときに上層だけを加
工するようにでき、その深さを一定にすることができ
る。また、第１層はレーザ光吸収剤を含有しないので、
その影響を受けることのない層を形成することができ
る。また、レーザ光吸収剤を含有するセラミック組成物
のみから得られたレーザ加工用セラミックグリーンシー
トに導体パターンに対応するレーザによる凹部形成加工
を行い、これに通常のセラミックグリーンシートを積層
するようにしても良い。

【００１２】レーザ光吸収剤としてば、レーザ光の発振
波長に吸収ピークを有する色素が挙げられるが、積層セ
ラミック電子部品を作成する過程で焼成される際、ある
いはその前段階の仮焼される際、あるいは両者において
分解・消失したり、揮散したり、あるいは無害物質に変
質するものが焼成物の特性に影響を与えない点で好まし
い。この点からは、有機色素が好ましい。無機色素も昇
華性のもの、無害物質に変質するものは好ましく使用で
きるが、そうでなくとも焼成物に高性能を必要としない
場合等にはその他の無機色素も使用できる。有機色素と
無機色素は併用することもできる。

【００１３】レーザ光吸収剋としては、分子吸光係数
（ε）が５０００以上が好ましく、特に１００００以上
が良い。５０００以下の場合でも使用できるが、比較的
に添加量を多くしなければならず、コスト面で不利であ
る。レーザ光吸収剤の添加量は、セラミック粉末に対し
て０．０１〜２重量％が好ましく、０．０１重量％未満
であるとその添加効果が顕著でなく、２重量％より多い
とグリーンシートの特性、焼成密度、コスト面で不利で
ある。

【００１４】有機色素として要求される性質としては、
さらにレーザの照射によって分解しない耐光性、耐熱性
（例えば１５０℃まで）、耐湿性等が要求される。具体
的な色素としては、イモニウム系、カーボシアニン系、
ナフタトシアニン系、チオニウム金属錯体系等の有機色
素、酸化クロム、二酸化マンガン等の無機酸化物が挙げ
られる。なお、金属を含有する錯塩その他の有機色素、
カーボンブラックは有機色素に含めることとする。

【００１５】本発咀のレーザ加工用セラミックグリーン
シートの製造法やこれを用いた積層セラミック電子部品
の製造方法は、上記〜及びレーザ加工法を併用した
方法が用いられる。なお、本発明において、凹部とは非
貫通のものを意味するが、この凹部の代わりに貫通孔の
スルーホールもこれに準じて形成する。

【００１６】

【作用】セラミックグリーンシートはレーザ光吸収剤を
セラミック粉末と混合した状態で含有するセラミック組
成物のスラリーから得られるので、セラミックグリーン
シートの任意の箇所においてレーザ光の吸収性が良く、
その層の内部まで加工し易く、その熱加工性を良くする
ことができる。また、この際レーザ光吸収剤として有機
色素を用いると、積層セラミック電子部品を製造する際
の焼成工程あるいはその前段階の脱バインダー処理工程
で分解・消失、あるいは揮散させることができ、残留し
ないので得られた製品の電気特性に影響を及ぼさない。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。実施例１三二酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）４８モル％、ＺｎＯ２
４モル％、ＮｉＯ１８モル％、ＣｕＯ１０モル％の
比率で秤量したそれぞれの材料を原材料としてボールミ
ルに仕込み、１５時間湿式混合を行なう。得られた
混合物を乾燥してから粉砕し、得られた粉末を７５０℃
にて１時間仮焼する。得られた仮焼粉末をボールミ
ルにて１５時間湿式粉砕した後、乾燥してから解砕し、
フェライト粉末を得る。このフェライト粉末に対し
てバインダー（ポリビニルブチラール系樹脂）１０重量
％、トルエン２０重量％、エタノール２０重量％及びブ
タノール４０重量％及び有機色素（日本化薬社製、商品
名ＩＲＧ−００３、有効吸収波長８００〜１０００ｎ
ｍ、分子吸光係数（ε）２５４００以上）を表１の実験
Ｎｏ．２〜８に従ってそれぞれ添加し（表中、有機色素
の添加量はセラミック粉末に対する重量％）、それぞれ
ボールミルで１５時間混合を行なって７種類のスラリー
を作成した。なお、この有機色素は熱分析にて６００℃
で完全分解することが確認された。

【００１８】得られたそれぞれのスラリーをドクタ
ーブレード法を用いて膜厚約５０μｍの長尺なフェライ
トグリーンシートを作成する。得られたそれぞれの
フェライトグリーンシートを所定の寸法に切断し、図２
に示すように複数枚のフェライグリーンシート素片１、
１・・・が裁断によって得られるようなフェライトグリ
ーンシート片を得る。これらのそれぞれのフェライ
トグリーンシート片のうちの一部には、各々のフェライ
トシート素片１、１・・・に対応して、例えばその一つ
については図１に示すように所定の位置にスルーホール
１ｇをレーザ光により穿孔するとともに、導体パターン
１ａを形成する予定の所定部分にレーザ光を照射してそ
のパターンにしたがった深さ１８μｍの凹部パターン１
ｆを形成する。直径１００μｍの穿孔を行うことのでき
るレーザ光（波長約１０００ｎｍ、出力７５ｍＪ／パル
ス）のパルス数を測定した結果を表１に示す。表１によ
れば、有機色素０．１重量％添加することにより．パル
ス数が顕著に減少し、著しい加工性の改善が見られるこ
とがわかる。

【００１９】

【表１】

【００２０】ついで、この凹部パターン１ｆにＡｇ
を主成分とする導体材料ペースト（Ａｇ粉末１０重量
部、エチルセルロース０．５重量部、ブチルカルビトー
ルアセテート（ＢＣＡ）５重量部、オレイン酸０．１重
量部）をスクリーン印刷法によりフェライトグリーンシ
ート素片の生地とその塗布層の表面が同一平面又はその
塗布層が若干低く位置するように塗布し、加熱乾燥して
厚さ１７μｍの導体パターン塗布層１ａを形成するとと
もに、穿孔部分にこの導体材料ペーストを充填する。以
下その他のグリーンシート素片１、１・・についても図
２に示すようにそれぞれ導体パターン塗布層１ｂ〜１ｅ
を形成し、穿孔部分には導体材料ペーストを充填する。
これらのうち導体パターン塗布層１ａ、１ｅはそれぞれ
のフェライトシート素片の互いに反対側になる端部まで
引き出し電極用導体パターン塗布層とする。導体パ
ターン塗布層１ａ〜１ｅ及び穿孔部分に導体材料ペース
トを充填したフェライト素片１、１・・・が裁断によっ
て得られるようなフェライトグリーンシート片を、これ
らの導体パターン塗布層がコイルを形成するように５枚
重ね、この重ね体の上面及び下面のそれぞれにさらにフ
ェライトグリーンシート片を２枚づつ重ねる。そして、
この得られた未焼成積層体を０．５ｔ／ｃｍ^２の圧力で
圧着し、圧着未焼成積層体を得る。この圧着未焼成積層
体を所定の寸法形状に裁断して図２に示す各フェライト
シート素片１、１・・・を積層した積層チップインダク
タ未焼成体を得る。得られた積層チップインダクタ未焼
成体を５００℃で１時間加熱して脱バインダー処理した
後、８８０℃で１時間焼成する。

【００２１】この焼成体の引出電極（引出電極用導体パ
ターン塗布層の焼成体の引出電極）が露出する端面に浸
漬法により、Ａｇ電極材料ペーストを塗布し、１５０℃
で１５分間乾燥した後、６００℃にて１０分間塗膜を焼
付け、図２に示す導体パターン塗布層１ａ〜１ｅの焼成
体をフェライトシート素片１、１・・・の積層焼成体に
内装した積層チップインダクタを得る。

【００２２】この積層チップインダクタは、分布容量も
小さく、品質係数も良く、さらにインダクタンスも所定
の値が得られた。

【００２３】実施例２レーザ光吸収剤を含有しないセラ
ミック組成物から得られた通常のセラミックグリーンシ
ートを作成し、ついでその上に実施例１のレーザ光吸収
剤を含有するセラミッググリーンシートを形成し、以下
実施例１と同様にして積層チップインダクタを得る。図
３中、１’は図１の１に対応するセラミックグリーンシ
ート素片、１’ｆは図１の１ｆに対応する凹部パター
ン、１’ｇは図１の１ｇに対応するスルーホール、１’
ａは図１の１ａに対応する導体パターン塗布層である。

【００２４】比較例１上記実施例１において、上記において有機色素を使用
しなかった以外は同様にして上記〜の工程の処理を
行い、上記においてスルーホールを形成しようとして
このと同様にレーザを照射したところ、レーザのパル
ス数は８９であった。なお、表１にその結果を実験Ｎ
ｏ．１として示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ光吸収剤をセラ
ミック粉末と混合した状態で含有するセラミック組成物
のスラリーから得られるレーザ加工用セラミックグリー
ンシートを提供できるので、セラミックグリーンシート
の任意の箇所においてその層の内部まで加工し易く、貫
通孔であるスルホールでさえその形成が容易であり、こ
れによりレーザ加工性を高めることができ、特に淡色系
のセラミック材料を用いたセラミックグリーンシートの
加工に有効であり、その加工ができなかったものをでき
るようにすることができる。このようにレーザ加工性を
高めると作業性が良く、これを用いた積層セラミック電
子部品の生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の積層チップインダクタの製
造方法の１工程を示す斜視図である。

【図２】その他の工程を示す斜視図である。

【図３】他の実施例の図１に対応する図である。

【図４】従来の積層チップインダクタの製造方法の１工
程を示す斜視図である。

【図５】その他の工程を示す斜視図である。

【符号の説明】

１，１’はフェライトシート素片１ｆ、１’ｆは凹部パターン１ｇ、１’ｇはスルーホール１ａ〜１ｅ、１’ａは導体パターン塗布層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水野洋一東京都台東区上野６丁目16番20号太陽誘電株式会社内 (72)発明者鳥羽利一東京都台東区上野６丁目16番20号太陽誘電株式会社内 (56)参考文献特開昭63−136697（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−182894（ＪＰ，Ａ) 特開平５−77068（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01F 41/04 H01G 4/12 B23K 26/00,26/18 C04B 35/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】分子吸光係数が５０００以上のレーザ光
吸収剤をセラミック粉末に対して０．０１重量％以上
２．０重量％以下含有するセラミックグリーンシートを
有するレーザ加工用セラミックグリーンシート。
【請求項２】レーザ光吸収剤は有機色素である請求項
１記載のレーザ加工用セラミックグリーンシート。
【請求項３】レーザ光吸収剤はカーボンブラックであ
る請求項１記截のレーザ加工用セラミックグリーンシー
ト。
【請求項４】導体パターン塗布膜を形成した複数のセ
ラミックグリーンシートを作成する導体パターンセラミ
ックグリーンシート作成工程と、該複数の導体パターン
セラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリ
ーンシートを積層することにより導体パターンによる電
子素子を形成する未焼成積層体を得る工程と、該積層体
を圧着する工程と、該圧着積層体を焼成して焼成体を得
る工程を有する積層セラミック電子部品の製造方法にお
いて、上記導体パターンセラミックグリーンシート作成
工程はレーザ加工性を向上させるレーザ光吸収剤をセラ
ミック粉末と混合した状態で含有するセラミック組成物
のスラリーから得られるセラミックグリーンシートを有
するレーザ加工用セラミックグリーンシートを作成し、
該レーザ加工用セラミックグリーンシートの上記導体パ
ターンの形成部分に対応してレーザ光により少なくとも
凹部又はスルーホールの形成加工を行い、該加工部に導
体パターン塗布層を形成する工程を有する積層セラミッ
ク電子部品の製造方法。