JP2970238B2

JP2970238B2 - 積層セラミックコンデンサの製造方法

Info

Publication number: JP2970238B2
Application number: JP4207753A
Authority: JP
Inventors: 淳夫長井; 純一加藤; 勉西村; 和之岡野; 雄樹鎌田; 俊之鈴木; 真理子石川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH0661090A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層セラミックコンデン
サの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化および高性能化
に伴い、これに使用される積層セラミックコンデンサに
おいても小型化および大容量化の要望がますます高まっ
てきている。

【０００３】以下、従来の積層セラミックコンデンサの
一般的な製造方法について説明する。まず、チタン酸バ
リウム等の誘電体粉末に有機バインダ等を加えたスラリ
ーを用いてドクターブレード法等によりポリエステル等
の有機フィルム上に誘電体層を形成した後、この有機フ
ィルムを剥離してセラミックグリーンシートを作製す
る。そして、このセラミックグリーンシートの片側表面
に白金、パラジウム、ニッケルまたはパラジウム−銀合
金等を主成分とする導電体ペーストをスクリーン印刷
し、内部電極層となる導電体層を形成する。

【０００４】次に、この導電体層を形成したセラミック
グリーンシートを所定枚数、誘電体層と導電体層とが交
互に配置されるように積層し、圧着する。そして個片の
チップに切断した後焼成し、誘電体層と内部電極層とが
交互に積層された焼結体チップを得る。さらに、この焼
結体チップの所定の表面部分に内部電極層と導通接続す
る外部電極を形成し、積層セラミックコンデンサを完成
させる。

【０００５】なお、セラミックグリーンシートにおける
導電体層の形成には、上述のように導電体ペーストをス
クリーン印刷する方法が一般的に用いられているが、誘
電体層および内部電極層の薄層化による小型、大容量化
を実現するため、導電体層を蒸着やスパッタリング等の
薄膜形成方法により形成する方法も知られている（たと
えば特開昭６４−４２８０９号公報）。この方法の一例
を紹介すると、まずフィルム上に内部電極層となる金属
膜を蒸着し、レジストを用いてフォトリソグラフィ手段
によりパターン化した後、この金属膜を誘電体層に圧着
してフィルムを剥すセラミックグリーンシートの作製方
法である。このような薄膜形成方法を用いることによ
り、印刷方法による数μｍ以上の厚みの導電体層を２μ
ｍ以下に薄層化できる。

【０００６】以上に述べた導電体層を形成したセラミッ
クグリーンシートを積層した後圧着する製造方法以外
に、転写工法と呼ばれる製造方法も知られている（たと
えば特開平１−２７０２１２号公報）。この方法の一例
について説明すると、まずベースフィルム上に導電体ペ
ーストをスクリーン印刷して内部電極層となる導電体層
を形成し、さらにこの導電体層を覆うように誘電体セラ
ミックを主成分とするスラリーを塗布して電極埋め込み
生シートを作製する。

【０００７】次に、この電極埋め込み生シートのベース
フィルムを剥した面に別の電極埋め込み生シートをその
誘電体層が接するように重ね合せてベースフィルム面か
ら圧着し、その後ベースフィルムを剥がす。この圧着お
よび剥離を電極埋め込み生シート一枚ごとに繰り返して
積層し、さらにチップに切断後焼成および外部電極形成
を行って積層セラミックコンデンサを完成させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】積層セラミックコンデ
ンサの小型化、大容量化の有効な手段の１つは、その製
造に用いるグリーンシートの誘電体層および導電体層の
厚みを薄くすることである。これにより、従来と同一積
層枚数の場合は小型化が、同一寸法の場合は積層枚数の
増大による大容量化がそれぞれ図られる。したがって、
薄層化の試みが昨今多々なされているが、上記の従来の
製造方法においては以下に述べる問題点がある。

【０００９】すなわち、誘電体層上に印刷方法により導
電体層を形成したセラミックグリーンシートを用いた場
合には、導電体層が薄いと焼成後に電極切れを起し易く
緻密で電気抵抗の良好な内部電極層が形成されない。良
好な内部電極層を形成するためには厚みが５μｍ以上の
導電体層が必要であり、これ以下の厚みにすることは困
難である。さらに誘電体層の厚みを薄くすると、たとえ
ば１０μｍより薄くすると、導電体ペーストに含有され
ている有機溶剤とともに導電体成分も一部誘電体層の表
面近傍に浸透し、焼成後の積層セラミックコンデンサに
おいて内部電極層間の短絡現象が発生し易くなる。さら
に導電体層の誘電体層に対する厚みが相対的に厚くなっ
てセラミックグリーンシートの凸部の段差が大きくな
り、このため、これを多数枚積層して圧着する際に導電
体層の非形成部分には十分な圧力がかからず、誘電体層
間の接着が不十分となって焼成後デラミネーション（層
間剥離）やクラックが発生し易くなる。

【００１０】また、印刷による導電体層形成の代りに薄
膜形成方法により金属膜を形成したセラミックグリーン
シートを用いた場合は、誘電体層および金属膜双方の厚
みを薄くしても上述の緻密な内部電極層が形成されにく
いことや短絡現象に関する問題は発生しないものの、誘
電体層をあまり薄くすると上記と同様のデラミネーショ
ンやクラックの発生問題が起る。したがって、誘電体層
を薄くするには限界がある。さらにこの場合は、誘電体
層の薄層化によりその機械的強度が低下するため、積層
工程におけるフィルム剥離後のセラミックグリーンシー
トの搬送時に欠けや割れ等が発生し易く、セラミックグ
リーンシートの取り扱いがやっかいとなるという問題が
ある。

【００１１】また、前述の埋め込み生シートを用いる場
合は、その表面の凹凸はなくなるため、デラミネーショ
ンやクラックの発生は抑えられるものの、導電体層が印
刷方法により形成されているため、誘電体層を薄くする
と、上述の印刷により導電体層を形成した場合と同様に
短絡現象が発生する。

【００１２】そこで本発明は上記問題点に鑑み、グリー
ンシートの薄層化が可能でかつその取り扱いが容易であ
り、さらに内部電極層間の短絡現象やデラミネーション
の発生を抑えた小型、大容量の積層セラミックコンデン
サが容易に製造できる製造方法を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、ベ
ースフィルム上に薄膜形成方法により所定のパターンを
有する金属膜を形成する第１工程と、次に前記金属膜を
覆うように前記ベースフィルム上にセラミック誘電体層
を形成してベースフィルム付きグリーンシートを作製す
る第２工程と、次に誘電体シート上に前記ベースフィル
ム付きグリーンシートを前記誘電体シートと前記ベース
フィルム付きグリーンシートのセラミック誘電体層とが
接するように重ね合わせた後、前記ベースフィルムを剥
離する第３工程と、次に前記第１工程および第２工程に
よって得られた別のベースフィルム付きグリーンシート
のセラミック誘電体層と前記第３工程で得られたグリー
ンシートとが接するように重ね合わせた後、前記ベース
フィルムを剥離して、さらに積層する第４工程と、次に
前記第４工程と同様の方法で所定回数繰り返してグリー
ンシートを積層する第５工程と、次に前記グリーンシー
トを切断してチップを作成し、前記チップを焼成する第
６工程と、前記チップに外部電極を形成する第７工程と
を備えたものである。

【００１４】

【作用】この製造方法によると、ベースフィルム上に内
部電極層となる金属膜を形成後、この金属膜を覆うよう
にセラミック誘電体層を形成することにより、金属膜付
きグリーンシート表面の平坦化を図ることができ、積層
体形成時に内部電極層の有無による段差を解消すること
ができる。また内部電極層となる金属膜を薄膜形成方法
により形成するため、薄層化しても緻密であり、電極切
れや電気抵抗不良が発生しない。また内部電極を印刷方
法で形成する場合のように、導電体ペーストがセラミッ
ク誘電体層に浸透することが無いため、セラミック誘電
体層を薄層化しても焼成後の内部電極層間の短絡現象が
発生しない。さらに、金属膜付きグリーンシート同士を
重ね合わせてからベースフィルムを剥離するので、金属
膜付きグリーンシートの搬送時や積層体形成時の金属膜
付きグリーンシートの取り扱いが容易で、クラックやデ
ラミネーションの原因となる割れや欠け等の破損を防止
することができる。従って、高積層化、薄層化を必要と
する小型で大容量の積層セラミックコンデンサを生産性
良く得ることができる。

【００１５】また、薄層化したグリーンシートを積層す
る際、ベースフィルムで支持したまま搬送して圧着後ベ
ースフィルムを剥離除去する工法であるため、搬送時や
積層時に欠けや割れが発生することがなく、グリーンシ
ートの取り扱いが容易である。さらに金属膜をセラミッ
ク誘電体層中に埋め込んだグリーンシートであるための
表面の凹凸がほとんどなく、また一枚毎に圧着するため
グリーンシート間の接着性が向上し、焼成後のデラミネ
ーションの発生が抑えられる。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の第１の実施例における積
層セラミックコンデンサの製造に使用するグリーンシー
トの断面図である。同図において、１はポリエチレンテ
レフタレートからなるベースフィルム、２はベースフィ
ルム１上に形成された内部電極層となるニッケルからな
る金属膜、３はこの金属膜２を覆うように形成されたセ
ラミック誘電体層である。

【００１７】このグリーンシートの製造方法は、まず、
図２のマスク用フィルムの部分平面図に示すように、内
部電極層となる部分に穴４を設けた所定のパターンを有
するマスク用フィルム５を予め用意し、これを基板とし
てのベースフィルム１と重ね合せて真空蒸着装置に挿入
配置する。そして、蒸着源のニッケルを加熱蒸発させて
マスク用フィルム５上から蒸着し、ベースフィルム１上
に所定のパターンを有する金属膜２を形成する。

【００１８】次に、チタン酸バリウムを主成分とする誘
電体粉末１２０重量部、ポリビニルブチラール樹脂３０
重量部、ブチルカルビトール１５０重量部、フタル酸ジ
オクチル４重量部を配合し、ボールミルで２０時間混練
してセラミック誘電体層形成用のスラリーを作製し、こ
のスラリーを用いてベースフィルム１上に金属膜２を覆
うようにリバースロール法によりセラミック誘電体層３
を形成する。このようにしてグリーンシートを複数枚準
備する。

【００１９】次に、このグリーンシートを用いた積層セ
ラミックコンデンサの製造方法について、図３の積層方
法説明用の断面図を用いて説明する。まず、予め上記ス
ラリーを用いて作製した無効層となる誘電体シート６上
にグリーンシートのセラミック誘電体層３を下側にして
グリーンシートを重ね、ベースフィルム１上から圧着す
る。この圧着とヒータを有するポンチ（図示せず）を用
い、１００〜１２０℃に加熱した状態で５０〜２００kg
／cm²の圧力を加えて行う。その後ベースフィルム１を
剥離し、その剥離後の金属膜２が現れた面に次のグリー
ンシートをそのセラミック誘電体層３を下側にして重
ね、ベースフィルム１上から上記と同様の加熱圧着を行
う。そしてベースフィルム１を剥離し、さらにその上に
グリーンシートを重ねる。このグリーンシートの重畳、
圧着、剥離の手順を順次繰返し、所望の枚数を積層した
後最後に無効層となる誘電体シートを重ねて圧着し、金
属膜２とセラミック誘電体層３とが交互に積層された積
層体を作製する。

【００２０】次に、この積層体を個片に切断してチップ
にし、このチップを１３００℃の温度で焼成した後、図
４の積層セラミックコンデンサの断面図に示すように、
両端部に外部電極７を形成する。本実施例ではこのよう
な製造方法により、内部電極層８となる金属膜２の厚み
が０．１〜１．０μｍ、焼結後の誘電体層９となるセラ
ミック誘電体層３の厚みが２〜８μｍのグリーンシート
を用い、積層数１５０層の積層セラミックコンデンサを
作製し、その内部構造を観察してクラックおよびデラミ
ネーションの内部欠陥の発生率（単位％）を調べた。そ
の結果を（表１）に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】（表１）から明らかなように、本実施例に
おいてはセラミック誘電体層３の厚みを８μｍ以下と著
しく薄層化しても内部欠陥の発生率は３５％以下と小さ
く、特に金属膜２の厚みを０．７μｍ以下とした場合に
は、内部欠陥はほとんど発生しない。なお、比較のた
め、従来の製造方法を用いて薄層化したもの、すなわ
ち、暑さ１０μｍの誘電体層上に厚さ５μｍの導電体層
をスクリーン印刷法により形成したセラミックグリーン
シートを１５０層積層し、焼成して積層セラミックコン
デンサを作製した。そしてその内部欠陥の発生率を調べ
た結果、ほぼ全試料にデラミネーション等の発生が認め
られ、発生率はほぼ１００％であった。

【００２３】また、上記本実施例および比較例について
短絡現象の発生の有無を調べた結果、本実施例の試料で
は短絡現象の発生は皆無であるのに対し、比較例では６
０％以上の発生率であった。

【００２４】以上の説明から明らかなように、ベースフ
ィルム１上に蒸着法により金属膜２を形成し、その上に
セラミック誘電体層３を形成したグリーンシートを用
い、このグリーンシート一枚毎の重ね合せ、圧着、剥離
を繰り返して積層する製造方法で作製した積層セラミッ
クコンデンサは、グリーンシートの表面が平坦でかつベ
ースフィルム１に支持された状態で搬送および積層され
るため、クラックやデラミネーションの内部欠陥の発生
が従来法によるものに比べて著しく低減され、また内部
電極層に蒸着法による金属膜２を用いているため、短絡
現象の発生も抑えられる。

【００２５】特に、金属膜２の厚みを０．１〜０．７μ
ｍ、セラミック誘電体層の厚みを２〜８μｍとしたグリ
ーンシートを用いた場合には、多数枚積層しても内部欠
陥や短絡現象は発生せず、歩留り良く小型、大容量の積
層セラミックコンデンサが製造できる。また、マスク用
フィルムを用いて金属膜２を形成し、その上にセラミッ
ク誘電体層３を形成するため、セラミック誘電体層上に
予めフィルム上に形成した金属膜を転写する従来の方法
よりもグリーンシートの製造工程が簡略化され、製造コ
ストの低減が図れる。

【００２６】（実施例２）次に、第２の実施例として、
実施例１とは内部電極層となる金属膜の形成方法が異な
るグリーンシートを用いて積層セラミックコンデンサを
作製する例を示す。まず、金属膜形成用フィルムを用意
し、その全面にニッケルを蒸着して金属膜を作製する。
またこれとは別に、表面の内部電極層に対応する部分に
フェノール系樹脂、ケトン系樹脂またはブチラール系樹
脂からなる接着層を形成したベースフィルムを用意す
る。そして、金属膜と接着層とが接するように金属膜形
成用フィルムとベースフィルムとを重ね合せ、内部電極
層に対応する部分に凸部を形成したポンチを有するプレ
スに挿入して、接着層のパターンとポンチの凸部のパタ
ーンとを一致させて加熱圧着する。加熱圧着条件は、加
熱温度は１００〜１２０℃、加圧力は５０〜７００kg／
cm²である。これにより、ベースフィルム上に所定のパ
ターンを有する金属膜が形成される。

【００２７】次に、実施例１と同様にこの金属膜を形成
したベースフィルム上にセラミック誘電体層を形成して
グリーンシートを作製し、さらに実施例１と同様にグリ
ーンシートの重ね合せ、圧着、剥離の手順を繰り返して
積層した後、チップ化のための切断、焼成、外部電極形
成を行い、積層セラミックコンデンサを作製する。

【００２８】以上のような作製方法により、金属膜の厚
みが０．１〜０．７μｍ、セラミック誘電体層の厚みが
２〜８μｍのグリーンシートを用いて積層数１５０層の
積層セラミックコンデンサを作製し、クラックおよびデ
ラミネーションの発生率を調べた。その結果、この場合
も実施例１の場合と同様、内部欠陥の発生はほとんど認
められなかった。なお、金属膜形成用フィルム上にシリ
コン系樹脂、メラミン系樹脂またはエポキシ系樹脂から
なる離型剤を塗布した上に金属膜を蒸着すると、金属膜
形成用フィルムの剥離時における剥離性が向上して金属
膜の形状不良の発生が抑えられ、グリーンシートの生産
歩留りが向上する。

【００２９】なお、実施例１，２では、金属膜の材料に
ニッケルを用いた例を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、銅、パラジウム、銀−パラジウム合
金など導電性に優れた他の金属を用いてもよい。また、
金属膜の形成方法には蒸着以外にスパッタリングを用い
ることも可能である。特に、蒸着法は蒸発速度が速いた
め金属膜の短時間形成が可能で望ましい薄膜形成方法で
あるが、金属膜の材料が合金系の場合は組成変動が起り
易いため、この場合はスパッタリングを用いることが望
ましい。

【００３０】また実施例１では、金属膜のパターン形成
をマスク蒸着により金属膜の形成と同時に行う製造工程
の簡単な方法を示したが、製造工程はやや複雑になるも
ののフォトリソグラフィを利用する方法、すなわちパタ
ーン化されていない金属膜上にレジストをパターン印刷
してレジストの非形成部分の金属膜をエッチング除去
し、その後レジストを有機溶剤により除去する方法を用
いても、実施例１と同様の内部欠陥や短絡現象の発生抑
制効果が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上本発明によると、ベースフィルム上
に内部電極層となる金属膜を形成後、この金属膜を覆う
ようにセラミック誘電体層を形成することにより、金属
膜付きグリーンシート表面の平坦化を図ることができ、
積層体形成時に内部電極層の有無による段差を解消する
ことができる。また内部電極層となる金属膜を薄膜形成
方法により形成するため、薄層化しても緻密であり、電
極切れや電気抵抗不良が発生しない。また内部電極を印
刷方法で形成する場合のように、導電体ペーストがセラ
ミック誘電体層に浸透することが無いため、セラミック
誘電体層を薄層化しても焼成後の内部電極層間の短絡現
象が発生しない。さらに、金属膜付きグリーンシート同
士を重ね合わせてからベースフィルムを剥離するので、
金属膜付きグリーンシートの搬送時や積層体形成時の金
属膜付きグリーンシートの取り扱いが容易で、クラック
やデラミネーションの原因となる割れや欠け等の破損を
防止することができる。従って、高積層化、薄層化を必
要とする小型で大容量の積層セラミックコンデンサを生
産性良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における積層セラミック
コンデンサの製造に用いるグリーンシートの断面図

【図２】同マスク用フィルムの部分平面図

【図３】同グリーンシートの積層方法を説明するための
断面図

【図４】本発明の第１の実施例における積層セラミック
コンデンサの断面図

【符号の説明】

１ベースフィルム２金属膜３セラミック誘電体層４穴５マスク用フィルム７外部電極８内部電極層９誘電体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡野和之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者鎌田雄樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者鈴木俊之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者石川真理子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭60−83315（ＪＰ，Ａ) 特開平１−321612（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01G 4/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースフィルム上に薄膜形成方法により
所定のパターンを有する金属膜を形成する第１工程と、次に前記金属膜を覆うように前記ベースフィルム上にセ
ラミック誘電体層を形成してベースフィルム付きグリー
ンシートを作製する第２工程と、次に誘電体シート上に前記ベースフィルム付きグリーン
シートを前記誘電体シートと前記ベースフィルム付きグ
リーンシートのセラミック誘電体層とが接するように重
ね合わせた後、前記ベースフィルムを剥離する第３工程
と、次に前記第１工程および第２工程によって得られた別の
ベースフィルム付きグリーンシートのセラミック誘電体
層と前記第３工程で得られたグリーンシートとが接する
ように重ね合わせた後、前記ベースフィルムを剥離し
て、さらに積層する第４工程と、次に前記第４工程と同様の方法で所定回数繰り返してグ
リーンシートを積層する第５工程と、次に前記グリーンシートを切断してチップを作成し、前
記チップを焼成する第６工程と、前記チップに外部電極を形成する第７工程とを備えた積
層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項２】金属膜の厚みが０．１〜１．０μｍ、セラ
ミック誘電体層の厚みが２〜８μｍである請求項１記載
の積層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項３】薄膜形成方法が蒸着方法またはスパッタリ
ング方法である請求項１記載の積層セラミックコンデン
サの製造方法。
【請求項４】所定のパターンを有するマスク用フィルム
を介して金属膜を形成する請求項１記載の積層セラミッ
クコンデンサの製造方法。
【請求項５】金属膜の薄膜形成方法により形成する代り
に、あらかじめ金属膜を表面に形成した金属膜形成用フ
ィルムを所定のパターンの接着層を形成したベースフィ
ルムに重ね合せ、前記金属膜形成用フィルム面側を表面
に凸部を設けて前記所定のパターンに対応するパターン
を形成したポンチにより加圧して前記接着層を介して前
記ベースフィルム上に金属膜を形成する請求項１記載の
積層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項６】接着層が、フェノール系樹脂、ケトン系樹
脂およびブチラール系樹脂のうちのいずれか１つからな
る請求項５記載の積層セラミックコンデンサの製造方
法。