JP3178168B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
積層セラミック電子部品の製造方法Info
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Description
セラミック電子部品の製造方法に関し、特に、内部電極
として薄膜形成法により作製された金属膜を用いたセラ
ミック積層電子部品の製造に際し、焼成前のセラミック
スと電極との密着性を高め得る工程を備えた積層セラミ
ック電子部品の製造方法に関する。本発明の製造方法
は、例えば、積層コンデンサ、積層インダクタ、積層バ
リスタ、セラミック多層基板、積層圧電素子等の積層セ
ラミック電子部品の製造法一般に利用することができ
る。
部品の高密度実装が進められており、それに伴って積層
コンデンサのような電子部品においても、より一層の小
型化が望まれている。
を、積層コンデンサを例にとり説明する。まず、ポリエ
チレンテレフタレート(以下、PET)フィルム上にお
いて、例えばドクターブレード法等のシート成形法を用
いて、セラミックグリーンシートを成形する。次に、例
えば、パラジウム、銀−パラジウム合金もしくはニッケ
ル等の金属粉を含有する導電ペーストを上記セラミック
グリーンシート上に所定のパターンとなるようにスクリ
ーン印刷等により付与する。次に、上記導電ペーストが
印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、
厚み方向に加圧することによりセラミックグリーンシー
ト同士を圧着させ、マザーの積層体を得る。しかる後、
得られたマザーの積層体を厚み方向に切断し、個々の積
層コンデンサ単位の積層体を得る。さらに、得られた個
々の積層体を焼成し、セラミックスを焼結するとともに
上記導電ペーストを焼結して内部電極として完成させ、
得られた焼結体の両端面に導電ペーストを塗布・焼き付
けることにより、積層コンデンサを得る。
るには、内部電極間の誘電体セラミック層の厚みを薄く
すること及び内部電極の層数を増大させることが必要で
ある。この場合、より小型・高容量のものを得るには、
内部電極間の誘電体セラミック層の厚みを薄くすること
が必須不可欠となる。従って、上記製造方法において使
用するセラミックグリーンシートとして、より厚みの薄
いセラミックグリーンシートを用いればよい。
有されている。この溶剤は、セラミックグリーンシート
を膨潤もしくは溶解させ、内部電極間の短絡や耐電圧の
低下等の問題をひき起こすおそれがある。従って、上記
導電ペースト内の溶剤による悪影響を防止するには、あ
る程度の厚みセラミックグリーンシートを用いざるを得
ず、使用するセラミックグリーンシートの薄膜化にはお
のずと限界があった。
積層セラミック電子部品の内部電極を、蒸着・スパッタ
リングまたはめっき等の薄膜形成法により形成された金
属膜により構成する方法が提案されている(例えば、特
開昭60−83315号、特開昭64−42809号
等)。この方法によれば、内部電極が薄膜形成法により
形成された金属膜で構成されるため、内部に溶剤を含有
していない。従って、セラミックグリーンシートの膨潤
や溶解を防止することができるので、より薄いセラミッ
クグリーンシートを使用することができる。
中に、セラミックスあるいは電極の特性を改善する改質
剤を添加して特性を改良する方法も知られているが、上
記改質剤が導電ペーストの安定性に悪影響を及ぼすた
め、現実には広く用いられていないのが実情であった。
法により作製された金属膜からなる内部電極を用いた方
法では、セラミックグリーンシートの膨潤・溶解を抑制
し得ることができるため、より厚みの薄いセラミックグ
リーンシートを使用することができる。しかしながら、
薄膜形成法により形成された金属薄膜は、導電ペースト
により形成された電極とは異なり、高分子等の接着性を
高め得る物質を含んでいない。
ーンシートを積層して得られた積層体において、層間、
特に未焼成のセラミックスと電極との間の接着力がかな
り小さく、層間剥がれ(デラミネーション)を発生しが
ちであるという問題があった。未焼成の積層体において
層間剥がれが発生すると、焼成後に充分な耐湿性や電気
的特性を有する積層セラミック電子部品を得ることはで
きない。
れた金属膜を内部電極として用い、従ってより厚みの薄
いセラミックグリーンシートを用いて製造することがで
き、しかも、焼成前の電極−セラミックス界面における
接着性を効果的に高めることができ、それによってデラ
ミネーションの生じ難い積層セラミック電子部品を得る
ことを可能とす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。
は、支持フィルム上に薄膜形成法により金属膜を形成す
る工程と、前記金属膜上に所定のパターンでレジストを
付与した後、エッチングにより前記金属膜をパターニン
グして金属膜よりなる電極を形成する工程と、前記支持
フィルム上において、前記電極及び電極上のレジストを
覆うようにセラミックグリーンシートを一体化してなる
電極−セラミックグリーンシート一体化シートを得る工
程と、前記電極−セラミックグリーンシート一体化シー
トを他のセラミックグリーンシート上に圧着させた後、
前記支持フィルムを剥離する工程とを備える、積層セラ
ミック電子部品の製造方法である。
ーニングした後においても残存される。レジストは、通
常、合成樹脂からなり、従って、セラミックグリーンシ
ートに対する密着性が金属に比べて高く、かつ金属に対
する密着性もセラミックグリーンシートに比べて高い。
従って、上記レジストを残存させることにより未焼成の
積層体において金属とセラミックグリーンシートとの間
の密着性が高められる。よって、上記レジストとして
は、金属膜をパターニングするのに用いることができ、
金属膜とセラミックグリーンシートとの密着性を高め得
る適宜の材料からなるものを用いることができ、このよ
うなレジストとして用い得る材料の例としては、例え
ば、キノン系、ジアザイド系等の公知のフォトレジスト
を例示することができる。
法により金属膜を形成し、該金属膜上にレジストを付与
してパターニングした後、電極−セラミックグリーンシ
ート一体化シートを得、電極−セラミック一体化シート
を積層して生の積層体を得ることに特徴を有し、以後の
工程については、従来より公知の積層セラミック電子部
品の製造方法に従って行い得る。すなわち、生の積層体
を得た後には、該積層体を焼成し、所定の部分に公知の
外部電極形成方法に従って外部電極を形成すればよい。
して電極を形成した後に、電極上にレジストを残存した
ままセラミックグリーンシートか一体化されるが、この
セラミックグリーンシートを一体化させる工程について
は、支持フィルム上に電極及びレジストが積層されたシ
ート上においてセラミックスラリーをシート成形してセ
ラミックグリーンシートを一体化してもよく、あるいは
別途得られたセラミックグリーンシートを貼り合わせる
ことにより電極及び電極上のレジストとセラミックグリ
ーンシートとを一体化させてもよい。
電極上のレジストを覆うようにセラミックグリーンシー
トを一体化させる工程については、セラミックスラリー
をドクターブレード法等によりシート成形する方法のほ
か、セラミックペーストを塗布し固化させる方法によっ
て行ってもよい。
を備えることにより、上記課題を達成するものである
が、好ましくは、請求項2に記載のように金属膜上に塗
布されるレジスト膜厚は3μm以下とされる。レジスト
の膜厚が3μm以下とすることが好ましいのは、3μm
を超えると、レジストの膜厚が厚くなり過ぎ、積層体作
製時に積層ずれが生じ易くなるからである。
は、上記レジスト中に電極を構成するための金属あるい
はセラミックスの特性改質剤をレジスト全体の0.1〜
5.0重量%の範囲で含有させる。このような特性改質
剤としては、金属の改質を果たすものとして、例えばボ
ロン(B)あるいは用いる金属に対し金属合金組成を構
成する成分等が、セラミックの改質を果たすものとし
て、例えばセリウム(Ce)等の希土類元素あるいはM
n等が挙げられる。
0.1〜5.0重量%の範囲としたのは、0.1重量%
未満では特性改質剤を添加した効果が充分に得られない
からであり、5.0重量%を超えるとセラミックスのグ
レーンが粒成長し過ぎたりして、耐圧不良等の特性の劣
化を引き起こすおそれがあるからである。
は、薄膜形成により金属膜が形成され、この金属膜が最
終的に内部電極として用いられることになる。従って、
上記金属膜はセラミックグリーンシートを膨潤もしくは
溶解させる溶剤を含まないため、より厚みの薄いセラミ
ックグリーンシートを用いて積層セラミック電子部品を
製造することができる。
膜上に付与した後、金属膜をパターニングした後にも上
記レジストを残存させたまま、電極−セラミックグリー
ンシート一体化シートが積層されて生の積層体が得られ
る。この場合、レジストは合成樹脂を主成分とし、金属
膜及びセラミックグリーンシートの双方に対して優れた
密着性を示す。従って、薄膜形成法により形成された金
属膜を用いた場合であっても、金属膜−セラミックス間
の密着性が高められた生の積層体を得ることができる。
よって、デラミネーションが生じ難く、従って耐湿性や
電気的特性の劣化の生じ難い積層セラミック電子部品を
製造することができる。
よれは、薄膜形成法により形成された金属膜をレジスト
を用いてパターニングして電極を形成した後、上記電極
上のレジストを残存させたまま電極−セラミックグリー
ンシート一体化シートを得、該電極−セラミックグリー
ンシート一体化シートを用いて積層体が得られる。従っ
て、電極表面とセラミックグリーンシート表面とがレジ
ストであたかも接着されるようになり、電極−セラミッ
ク間の密着性が高められた生の積層体を得ることができ
る。よって、セラミックグリーンシートの膨潤や溶解を
生じさせ難いという優れた長所を有する薄膜形成法によ
り形成された金属膜を内部電極として用いながらも、デ
ラミネーションの生じ難い積層体セラミック電子部品を
得ることができる。
つより優れた特性を発揮し得る積層セラミック電子部品
を安定に供給することが可能となる。また、請求項2に
記載のように、塗布されるレジストの膜厚を3μmとし
た場合には、積層に際して積層ずれが生じ難いので、層
数の多い積層セラミック電子部品であっても安定に供給
することが可能となる。
ト中に金属もしくはセラミックスの特性を改善する特性
改質剤を上記特定の割合で含有させることにより、電極
とセラミックスとの界面の反応を抑制したり、電極もし
くはセラミックスの特性を均一化することができ、性能
に優れかつ信頼性に優れた積層セラミック電子部品を提
供することが可能となる。特に、セラミックグリーンシ
ート中に混合すると、バインダー凝集等を起こし易い特
性改質剤を添加する場合に効果が大きい。
することにより、本発明を明らかにする。
意する。支持フィルム1の上面1a上に厚み1μmのニ
ッケル膜2を蒸着により形成する。
ンを構成するように環化ゴム系からなるフォトレジスト
を塗布し、エッチングすることにより、ニッケル膜2を
パターニングし、複数の電極2aを形成する(図2参
照)。図2から明らかなように、ニッケルよりなる電極
2a上にはレジスト3が残存している。
を剥離することなく、支持フィルム1上において、チタ
ン酸バリウムを主成分とするセラミック粉末、有機バイ
ンダ及び有機溶剤からなるセラミックスラリー4を塗布
し、乾燥することにより、セラミックグリーンシート5
を成形した。このようにして電極−セラミックグリーン
シート一体化シートを支持フィルム1上に構成した。
塗布厚みを、1、2、3、4及び5μmと変化させた5
種類の電極−セラミックグリーンシート一体化シートを
作製した。
厚みに塗布し、パターニングした後に、該レジストを剥
離することにより得た電極−セラミックグリーンシート
一体化シートも作製した。
−セラミックグリーンシート一体化シートを用い、積層
コンデンサを製造した。この積層コンデンサの製造方法
を、図4を参照して説明する。
ィルム7上に厚み100μmのセラミックグリーンシー
ト8が積層されたものを載置した。セラミックグリーン
シート8上に、前述した電極−セラミックグリーンシー
ト一体化シートをセラミックグリーンシート5側から接
触させ転写した。転写は、温度80℃及び圧力50kg
/cm2 の条件下で電極−セラミックグリーンシート一
体化シートを金型9で圧着することにより行い、圧着後
に支持フィルム1を剥離した。
8上に電極−セラミックグリーンシート一体化シート1
0を積層した。さらに電極−セラミックグリーンシート
一体化シート10を積層する工程を繰り返し、但し、電
極位置が積層コンデンサを構成するように電極位置の異
なる2種類の電極−セラミックグリーンシート一体化シ
ートを交互に転写し、最後に厚み100μmのセラミッ
クグリーンシートを積層し、積層体を得た。
の積層体コンデンサ単位になるように、2×1.25m
m×厚み3.2mmの大きさに切断し、積層体生チップ
を得た。
を得、焼結体の両端面に導電ペーストを塗布し、焼き付
けることにより内部電極を形成して積層コンデンサを得
た。上記のようにしてレジスト塗布厚みの異なる電極−
セラミックグリーンシート一体化シートを用いて作製さ
れた5種類の積層コンデンサ並びに比較のためにレジス
トを剥離した電極−セラミックグリーンシート一体化シ
ートを用いて構成された積層コンデンサにつき、以下の
要領で評価した。図5に示す積層コンデンサ11の外表
面を鏡面研磨し、図5に示した積層コンデンサ11のA
−A線及びB−B線に沿って切断し、切断面を観察して
デラミネーションの発生状況を調べた。なお、図5にお
いて、12は焼結体を、図6(a)、(b)において1
3〜16は内部電極を、17,18は外部電極を示す。
1種類の比較例の積層コンデンサについてのデラミネー
ションの発生数を、下記の表1に示す。
生は、層間剥がれが断面の一部においても発生している
場合にデラミネーションの発生が「有り」とし、それぞ
れ、20個の積層コンデンサ中のデラミネーションの発
生していた積層コンデンサの個数を示す。
た電極−セラミックグリーンシート一体化シートを用い
た比較例の場合には、デラミネーションが20個中6個
の積層コンデンサで発生していた。これに対して、実施
例に相当する5種類の積層コンデンサでは、デラミネー
ションの発生が見られなかった。もっとも、レジストの
塗布厚みが4μm以上の場合には、積層時に積層ずれ等
の問題が発生していた。
質剤としてのコロイド状シリカをシリカ量が全体の0、
0.1、1、5及び7重量%となるように混合し、充分
に攪拌することにより5種類のレジスト液を用意した。
上記5種類のレジスト液を用いたことを除いては、実験
例1の場合と同様にして、積層コンデンサを作製した。
なお、上記5種類のレジスト液の金属膜上への塗布厚み
は2μmとした。
異なるレジスト液を用いて作製された5種類の積層コン
デンサにつき、図5のB−B線に沿って切断し、顕微鏡
を用いて切断面におけるセラミック−電極界面を観察
し、界面破壊の有無を調べた。結果を下記の表2に示
す。
おける電極−セラミックス界面における剥がれが存在し
ている積層コンデンサについて「剥がれ有り」とし、そ
れぞれ20個の積層コンデンサ中の上記剥がれ有りの積
層コンデンサの数を示した。
トを用いて得られた各積層コンデンサにつき、耐電圧を
測定し、所望の耐電圧を満たしているか否かを測定し
た。結果を上記表2に併せて示す。
カをレジスト液中に配合した場合、コロイド状シリカの
添加量が増大するにつれて、電極−セラミックス界面の
剥がれが低減することがわかる。もっとも、コロイド状
シリカの添加量が7重量%の場合には、耐電圧が低下
し、耐電圧不良が生じていた。これは、セラミックのグ
レインが粒成長し過ぎ、耐電圧不良を招いたものと思わ
れる。
n−プロポキシボロンB(O−n−C3 H7 )3 をボロ
ン量が全体の1.0重量%となるように添加し、充分に
攪拌した。また、上記トリ−n−プロポキシボロンを配
合しないレジスト液を別途用意した。
と同様にして積層コンデンサを製造した。なお、上記ト
リ−n−プロポキシボロンを添加した場合、レジストの
塗布性能が劣化したり、積層体における密着性の劣化が
生じたりすることはなかった。
鏡面研磨し、しかる後図5のA−A線に沿って切断し、
切断面の顕微鏡写真(×50)を撮影した。上記のよう
にして得た顕微鏡写真上において、長さ10cmに渡り
5本分の電極(合計50cm)のうち、内部電極の途切
れている部分の占める割合を調べた。結果を下記の表3
に示す。
は、それぞれのレジスト液を用いて構成された積層コン
デンサ20個当たりの平均値である。表3から明らかな
ように、ボロンを添加することより電極の途切れた部分
が非常に少なくなり、従って電極−セラミックスの密着
性が高められていることがわかる。
(CH3 COCHCOCH3 )4 をCe量がレジスト全
体の1重量%となるように添加し、充分に攪拌した。ま
た、別途、上記Ce(CH3 COCHCOCH3 )4 を
混合しないレジスト液を用意した。
と同様にして積層コンデンサを作製した。得られた積層
コンデンサのキュリー点を測定した。結果を下記の表4
に示す。
した積層コンデンサでは、キュリー点が30℃と、上記
セリウムを添加していない積層コンデンサに比べて低下
していることがわかる。従って、上記Ceの添加量を変
更することにより、キュリー点を調整し得ることがわか
る。
ムとしてPETフィルムを用いたが、支持フィルムはP
ET以下の100℃程度の温度で変形しない任意の合成
樹脂材料あるいは合成樹脂以外の材料で構成することが
できる。
て、1μmの厚みのニッケル膜を形成したが、ニッケル
以外の他の金属、例えば、Ag、Ag−Pdからなる金
属膜を形成してもよく、また、形成方法についても、蒸
着に限らず、スパッタもしくはめっき等の他の薄膜形成
法を用いてもよい。
製造する場合につき説明したが、本発明は、積層インダ
クタ、積層圧電部品、セラミック多層基板等のセラミッ
ク積層電子部品の製造一般に適用することができる。
部分切欠断面図。
成した状態を示す部分切欠断面図。
を作製する工程を説明するための部分切欠断面図。
工程を説明するための部分切欠断面図。
ンサのA−A線及びB−B線に沿う断面図。
Claims (3)
- 【請求項1】 支持フィルム上に薄膜形成法により金属
膜を形成する工程と、 前記金属膜上に所定のパターンでレジストを付与した
後、エッチングにより前記金属膜をパターニングして金
属膜よりなる電極を形成する工程と、 前記支持フィルム上において、前記電極及び電極上のレ
ジストを覆うようにセラミックグリーンシートを一体化
してなる電極−セラミックグリーンシート一体化シート
を得る工程と、 前記電極−セラミックグリーンシート一体化シートを他
のセラミックグリーンシート上に圧着させた後、前記支
持フィルムを剥離する工程とを備える、積層セラミック
電子部品の製造方法。 - 【請求項2】 前記金属膜上に塗布するレジストの膜厚
が3μm以下である、請求項1に記載の積層セラミック
電子部品の製造方法。 - 【請求項3】 前記レジストとして、電極を構成するた
めの金属またはセラミックグリーンシートを構成するセ
ラミックスの特性改質剤を0.1〜5.0重量%含有し
たレジストを用いる、請求項1に記載の積層セラミック
電子部品の製造方法。
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JP3178168B2 true JP3178168B2 (ja) | 2001-06-18 |
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Country Status (1)
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-
1993
- 1993-07-13 JP JP17307993A patent/JP3178168B2/ja not_active Expired - Lifetime
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