JP3218886B2 - 転写用金属膜及びセラミック積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成法により形成
された転写用金属膜の製造方法及び該転写用金属膜を用
いたセラミック積層電子部品の製造方法に関し、特に、
転写用金属膜のキャリアフィルムに対する密着性を低下
させる工程を備える転写用金属膜及びセラミック積層電
子部品の製造方法に関する。

【０００２】本発明は、薄膜形成法により形成された金
属膜を転写する工程一般に利用することができ、また、
本発明のセラミック積層電子部品の製造方法は、積層コ
ンデンサ、積層インダクタまたは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方法一般において利用
することができる。

【０００３】

【従来の技術】セラミック積層電子部品、例えば積層コ
ンデンサでは、セラミックスを介して複数の内部電極が
積層されている。製造に際しては、セラミックグリーン
シート上に内部電極を形成し、内部電極の形成された複
数枚のセラミックグリーンシートを積層し、さらに必要
に応じて内部電極の形成されていない適宜の枚数のセラ
ミックグリーンシートを積層した後、得られた積層体を
厚み方向に加圧する。

【０００４】ところが、内部電極の積層数が増加した場
合に、上記積層体において、内部電極の重なり合ってい
る部分とその他の部分との間の厚みの差が大きくなる。
そのため、積層体を厚み方向に加圧したとしても、積層
体全体を均一な密度となるように加圧することができな
かった。その結果、得られた積層体を焼成した場合、均
一かつ緻密な焼結体を得ることができず、電気的特性や
耐湿性等の耐環境特性のばらつきが生じるという問題が
あった。

【０００５】そこで、薄膜形成法により形成された金属
膜を用いて内部電極を構成するセラミック積層電子部品
の製造方法が提案されている（特開平４−３１４８７６
号公報）。すなわち、合成樹脂よりなるキャリアフィル
ム上に、蒸着、めっきもしくはスパッタリングのような
薄膜形成法により金属膜を形成し、しかる後金属膜をパ
ターニングすることにより複数の内部電極を形成する。
次に、上記パターニングされた金属膜上にセラミックグ
リーンシートを成形し、内部電極とセラミックグリーン
シートとを一体化してなるシートを得、これを順次熱圧
着法により積層し、積層体を得る。この方法では、既に
積層されたセラミックグリーンシートまたは内部電極−
セラミックグリーンシート一体化シート上に、キャリア
フィルムに支持された前記一体化シートが重ねられ、加
熱条件下で厚み方向に圧力を加えて一体化シートをセラ
ミックグリーンシートまたは先に積層されている一体化
シート上に圧着し、しかる後キャリアフィルムを剥離す
ることにより、上記一体化シートの積層が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、量産性
を高めるために、上記のようにして得られるマザーの積
層体の寸法を大きくした場合、熱圧着に際して大きな圧
力をかけねばならかった。すなわち、大きな圧力を厚み
方向に加えねば、積層されている構造からキャリアフィ
ルムのみを円滑に剥離することができなかった。そのた
め、加工サイズを大きくした場合、大型のプレス機が必
要となり、よって、コストが高くつき、かつプレス機を
設置するスペースが大きくなるという問題があった。

【０００７】また、大型のプレス機を用いた場合には、
プレスヘッドの移動速度が低下せざるを得ず、その点か
らもセラミック積層電子部品の生産性が低下しがちであ
るという欠点があった。

【０００８】本発明の目的は、キャリアフィルムに支持
された金属膜を転写法により積層するにあたり、小さな
プレス圧で積層を可能とする工程を備えた転写用金属膜
の製造方法及びそのような転写用金属膜を用いたセラミ
ック積層電子部品の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従来の薄膜形成法により
得られた金属膜−セラミックグリーンシート一体化シー
トを転写するに際し、加工サイズの増大に伴って大きな
プレス圧を必要とするのは、金属膜のキャリアフィルム
への密着力が大きくなることによると考えられる。そこ
で、本願発明者は、上記金属膜のキャリアフィルムに対
する密着力を低下させれば、プレス圧の低下、プレス機
の小型化を図り得ると考え、本発明を成すに至った。

【００１０】すなわち、本発明は、金属膜のキャリアフ
ィルムに対する密着性を低減することにより、金属膜−
セラミックグリーンシート一体化シートや金属薄膜の転
写に際してのプレス圧を低めることを可能としたことに
特徴を有する。

【００１１】本発明の転写用金属膜の製造方法は、キャ
リアフィルム上に薄膜形成法により少なくとも１層の金
属膜を形成する工程と、前記金属膜を電解により部分的
に除去する電解工程とを備えることを特徴とする。

【００１２】また、本発明のセラミック積層電子部品の
製造方法は、上記転写用金属膜を用いたものであり、上
記転写用金属膜がキャリアフィルムに支持された構造を
得た後に、すなわち上記電解工程後に金属膜をパターニ
ングする工程と、パターニング後に金属膜上にセラミッ
クグリーンシートを積層する工程と、キャリアフィルム
に支持された金属膜−セラミックグリーンシート一体化
シートを熱転写により積層していく工程またはキャリア
フィルムから金属膜−セラミックグリーンシート一体化
シートを剥離した後積層し、さらに得られた積層体を厚
み方向に加圧する工程とを備える。

【００１３】本発明において用いられるキャリアフィル
ムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピ
レン等の合成樹脂よりなるフィルム状部材が用いられ、
好ましくは、金属膜のキャリアフィルムからの剥離を容
易とするために、ふっ素樹脂またはシリコン樹脂系の離
型剤により表面が離型処理されたものが用いられる。

【００１４】本発明において形成される金属膜は、蒸
着、めっきもしくはスパッタリング等の薄膜形成法によ
り形成され、従って、その厚みは０．１μｍ〜１．５μ
ｍ程度とされる。また、金属膜を構成する金属材料とし
ては、特に限定されるものではないが、請求項２，３に
記載のようにセラミック積層電子部品の内部電極を構成
するためにはＡｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ等の導電性に優れ
た金属もしくはこれらの合金が挙げられる。また、金属
膜は、単一の層から構成されていてもよく、あるいは複
数層から構成されていてもよい。すなわち、２以上の金
属膜が積層されて本発明の金属膜が構成されていてもよ
い。

【００１５】また、本発明では、電解により上記金属膜
の一部が除去される。従って、金属膜の厚みは、電解工
程において厚み方向において両主面に達する貫通孔が形
成されるように金属膜が除去され得る厚みに選ばれる。
もっとも、電解による金属膜の部分的な除去後に、金属
膜を、請求項４に記載のようにさらに増膜してもよい。
また、この増膜に際しては、下地の金属膜と同一の金属
材料を増膜することにより行ってもよく、あるいは異な
る種類の金属からなる金属膜を形成して、金属膜全体の
厚みを増加させてもよい。

【００１６】本発明において、上記金属膜を電解により
部分的に除去する工程は、通常の電気分解法に従って行
われる。すなわち、上記金属膜を陽極とし、電解液中に
おいて陰極との間に電圧を印加し、それによって金属膜
の一部を溶出させることにより、金属膜の部分的除去が
行われる。また、金属膜の部分的除去は、後述のよう
に、キャリアフィルムからの金属膜の剥離を容易とする
ために行われるものであるため、部分的除去に際して
は、キャリアフィルムの一部が露出するように、すなわ
ち金属膜に貫通孔が形成されるように金属膜が部分的に
除去されたり、もしくは、キャリアフィルムに接する部
分の金属が部分的に除去されたりするとよい。

【００１７】上記金属膜の部分的除去の割合は、使用す
る金属膜とキャリアフィルムとの密着性により異なる
が、好ましくは、金属膜の平面積に対して１０〜５０％
の範囲とされる。金属膜の除去面積が１０％未満では、
キャリアフィルムに対する金属膜の密着性を十分に低め
ることができず、５０％を超えた場合には、金属膜とキ
ャリアフィルムとの密着性は低下するものの、例えばセ
ラミック積層電子部品に用いるのに適した内部電極を確
実に形成することが困難となる。

【００１８】また、本発明のセラミック積層電子部品の
製造方法では、上記のようにして部分的に除去された金
属膜を有する転写用金属膜をパターニングし、パターニ
ング後に金属膜上にセラミックグリーンシートが成形さ
れる。このパターニングについては、フォトリソグラフ
ィー等の適宜の従来より公知の技術を用いて行うことが
できる。

【００１９】また、金属膜上にセラミックグリーンシー
トを積層する工程についても、上記のようにパターニン
グされた金属膜を有するキャリアフィルム上にドクター
ブレード法等によりセラミックグリーンシートを成形す
る方法、あるいはセラミックペーストを塗布し、硬化さ
せる方法等の適宜の方法を用いて行うことができる。

【００２０】上記セラミックグリーンシートを積層した
後、通常、セラミックグリーンシートを乾燥した後、熱
転写あるいはキャリアフィルムからの剥離及び積層工程
に供される。すなわち、請求項２に記載のように、キャ
リアフィルムに支持された状態で金属膜−セラミックグ
リーンシート一体化シートが熱転写により積層される。
この場合には、現に積層されているセラミックグリーン
シートまたは金属膜−セラミックグリーンシート一体化
シート上に、キャリアフィルムに支持された金属膜−セ
ラミックグリーンシート一体化シートが重ねられ、加熱
条件下で圧力を加えられて圧着される。しかる後、キャ
リアフィルムのみが積層物から剥離される。この場合、
転写用金属膜とキャリアフィルムとの密着性が、両者の
接触面積が低下されているため、低減されており、従っ
てキャリアフィルムを容易にかつ円滑に剥離し得る。従
って、上記キャリアフィルムに支持された金属膜−セラ
ミックグリーンシート一体化シートを積層した後に圧着
するに際し、さほど大きなプレス圧をかけずとも、キャ
リアフィルムを容易に剥離することができる。

【００２１】また、本発明により得られる転写用金属膜
は、上記熱転写法によりセラミック積層電子部品を製造
する用途に限られず、他の方法にも用いることができ
る。すなわち、請求項３に記載のように、金属膜−セラ
ミックグリーンシート一体化シートを予めキャリアフィ
ルムから剥離し、積層し、しかる後積層体の厚み方向に
加圧することによりセラミック積層電子部品製造用の積
層体を得る方法にも用いることができる。この場合にお
いても、金属膜とキャリアフィルムとの接触面積が低減
されているため、金属−セラミックグリーンシート一体
化シートが、キャリアフィルムから円滑にかつ無理なく
剥離される。

【００２２】

【作用】本発明の転写用金属膜の製造方法では、薄膜形
成により形成された金属膜が電解により部分的に除去さ
れる。従って、キャリアフィルムと金属膜との接触面積
がその分だけ小さくなるため、キャリアフィルムに対す
る金属膜の密着性が低下される。その結果、熱転写に際
し、さほど大きなプレス圧をかけずとも、金属膜を被転
写物に残したまま、金属膜からキャリアフィルムを円滑
にかつ無理なく剥離することができる。

【００２３】また、請求項２に記載の発明では、セラミ
ック積層電子部品の製造に際し、上記転写用金属膜上に
セラミックグリーンシートが積層された金属膜−セラミ
ックグリーンシート一体化シートが熱転写により積層さ
れている。従って、請求項１に記載の発明と同様に、キ
ャリアフィルムと金属膜との密着性が低下されているた
め、さほど大きなプレス圧をかけずとも、金属膜−セラ
ミックグリーンシート一体化シートを積層していくこと
ができる。

【００２４】さらに、請求項３に記載のように、金属膜
上にセラミックグリーンシートを積層し、金属膜−セラ
ミックグリーンシート一体化シートを得た後に、該金属
膜−セラミックグリーンシート一体化シートをキャリア
フィルムから剥離する際にも、該金属膜−セラミックグ
リーンシート一体化シートを円滑にかつ無理なくキャリ
アフィルムから剥離することができる。従って、剥離さ
れた金属膜−セラミックグリーンシート一体化シートを
単独で取り扱い、これを複数積層することにより、積層
体を得ることができ、得られた積層体を厚み方向に加圧
することにより均一な焼結体を得ることを可能とする焼
成前の積層体を提供することができる。

【００２５】

【実施例の説明】以下、本発明の具体的な実施例を説明
することにより、本発明を明らかにする。

【００２６】実施例１ 図１に示すように、ポリエチレンテレフタレートにより
なるキャリアフィルム１上に、蒸着により０．１μｍの
厚みのＡｇ膜２を形成した。次に、Ａｇ膜２上に、２層
目の金属膜として、電気めっきによりＰｄ膜３を形成し
た。このＰｄ膜３の厚みが０．２μｍとなった時点にお
いて、キャリアフィルム１上の積層金属膜４を陰極と
し、該積層金属膜４を電解し、その平面積の２０％を除
去した。積層金属膜４の上記電解により部分的に除去さ
れた後の状態を、図２に略図的平面図で、図３に部分切
欠断面図で示す。図２及び図３から明らかなように、積
層金属膜４においては、上記電解による部分的除去によ
り多数の貫通孔５が用いるように形成されていた。

【００２７】なお、上記電解による部分的除去は、具体
的には、図４に模式的に示す装置を用いて行った。すな
わち、容器６内に貯溜された電解液７に、上記キャリア
フィルム１に支持された積層金属膜４を浸漬し、陰極８
との間で電圧を印加して行った。なお、上記積層金属膜
４は、キャリアフィルム１上に支持されているが、図４
では、キャリアフィルム１は省略し、積層金属膜４のみ
を模式的に示した。

【００２８】また、上記電解は、長尺状の積層金属膜４
を、その長さ方向に移動させつつ、順次行った。従っ
て、電解液７内には、陰極８との距離を一定にするため
に、絶縁性材料、例えば合成樹脂よりなるメッシュによ
り構成された円筒状のローラー９（図５参照）を配置し
ておいた。次に、上記電解による部分的除去に引続き、
さらにＰｄ膜を電気めっきにより形成し、２層目のＰｄ
膜の厚みを０．５μｍとした。この状態を、図３に部分
切欠断面図で示す。従って、積層金属膜４の全体の厚み
が１μｍである。

【００２９】次に、上記積層金属膜４をフォトリソグラ
フィー技術を用い、目的とする内部電極形状を有するよ
うにパターニングした。パターニングされた金属膜を図
６に略図的に示す。なお、図６では、内部電極形状に合
致した各積層金属膜４では、上述した電解による部分的
除去により形成された貫通孔は省略されているが、各金
属膜４には、多数の上記貫通孔が形成されている。次
に、図７に断面図で示すように、パターニングされた積
層金属膜４上に、セラミックグリーンシート１０を積層
する。セラミックグリーンシート１０は、例えばチタン
酸バリウム系セラミックス粉末を主体とするセラミック
グリーンシートをドクターブレード法により成形するこ
とにより形成した。

【００３０】次に、上記金属膜４及びセラミックグリー
ンシート１０が一体化された金属膜−セラミックグリー
ンシート一体化シート１１を、熱転写法により順次積層
し、積層コンデンサを得るためのマザーの積層体を得
た。すなわち、図８に示すように、平坦な積層ステージ
１２上において、無地のセラミックグリーンシート２１
を積層し、該セラミックグリーンシート２１上に、上記
金属膜−セラミックグリーンシート一体化シート１１
を、熱転写法により順次積層し、積層体を得た。この金
属膜−セラミックグリーンシート一体化シート１１を熱
転写するに際しては、種々の圧力を加えることにより行
った。

【００３１】次に、得られたマザーの積層体を個々の積
層コンデンサ単位に切断し、得られた個々の積層コンデ
ンサ単位の積層体を焼成することにより、焼結体を得
た。最後に、得られた焼結体の外表面に外部電極を形成
し、図９に示す積層コンデンサを得た。図９に示す積層
コンデンサ３１では、セラミック焼結体３２内に複数の
内部電極３３が配置されており、かつ焼結体３２の両端
面に外部電極３４，３５が形成されている。

【００３２】比較例１ 上記電解による金属膜の部分的除去工程を実施しなかっ
たことを除いては、実施例１と同様にして積層コンデン
サを作製した。

【００３３】実施例１及び比較例の評価 図１０及び図１１は、上記比較例１及び実施例１におけ
る転写不良発生率と熱転写に際して加えられる圧力、す
なわち圧着に際して加えられる圧力の関係を示す図であ
る。なお、上記転写不良とは、金属膜−セラミックグリ
ーンシート一体化シートを熱転写し、キャリアフィルム
１を剥離した際に、キャリアフィルム１側に金属膜がわ
ずかでも付着した場合に、転写不良と判断した。

【００３４】実施例１及び比較例１で得られた積層コン
デンサについて、静電容量Ｃａｐ、静電容量のばらつき
（平均値に対する変動率の平均）、絶縁抵抗ＩＲを測定
したところ、下記の表１に示す結果が得られた。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から明らかなように、実施例１で得ら
れた積層コンデンサは、その電気的特性において、比較
例１で得られた積層コンデンサに対して差の見られない
ことがわかる。

【００３７】しかも、図１０及び図１１から明らかなよ
うに実施例１では、上記電解により金属膜とキャリアフ
ィルム１との接着面積が低下したためか、両者の接着力
が低下し、従ってプレス圧が５０ｋｇ／ｃｍ² の場合に
おいても転写不良が生じなかったのに対し、比較例１で
は、プレス圧が８０ｋｇ／ｃｍ² でも転写不良が頻繁に
生じていた。

【００３８】なお、実施例１において、上記電解による
金属膜の部分的除去に際し、キャリアフィルム１に接触
しているＡｇ膜２の全てを除去した場合には、その後で
行われるＰｄ膜の形成後のパターニングに際し、金属膜
がキャリアフィルムから容易に分離してしまうため、上
記電解による金属膜の除去は、５０％以下とすることが
好ましいことが確かめられている。

【００３９】実施例２ 実施例１と同様に、キャリアフィルム１を用意し、該キ
ャリアフィルム１上に、電気めっきによりＡｇ膜を形成
した。もっとも、Ａｇ膜を形成するに際し、厚み０．５
μｍの金属膜が通過するように配置された給電ロールを
用い、該給電ロール表面を部分的に絶縁処理しておい
た。この給電ロールの表面が部分的に絶縁処理されてい
るため、金属薄膜と給電ロールとの間の電気抵抗が増大
されており、それによって、めっきに際し、給電ロール
と金属薄膜との間の電位差が大きくなり、絶縁処理した
部分では、Ａｇ膜の電解が生じ、Ａｇ膜の部分的除去が
行われた。

【００４０】以後の工程については、実施例１と同様に
して、金属膜−セラミックグリーンシート一体化シート
をキャリアフィルム上に作製し、その転写性を実施例１
と同様にして評価した。その結果、実施例１と同様に、
転写不良発生率は、プレス圧が５０ｋｇ／ｃｍ² 程度と
小さい場合でも、非常に低いことが確かめられた。

【００４１】上記実施例１，２では、Ａｇ膜上に、Ｐｄ
膜を薄膜形成法により形成した積層金属膜４を用いた例
につき説明したが、本発明は、単一の金属膜のみを形成
し、該単一の金属膜を電解により部分的に除去した場合
にも適用することができる。すなわち、単一の金属膜を
電解により部分的除去する際には、単一の金属膜の厚み
が、１０μｍ程度とある程度の厚みを有すれば、単一の
金属膜だけで形成されている場合でも、上記と同様に電
解による部分的除去を安定に制御することができる。

【００４２】また、上記実施例１，２では、キャリアフ
ィルム１に支持された金属膜−セラミックグリーンシー
ト一体化シート１１を熱転写法により積層していく方法
につき説明したが、例えば、図１２に示すようにキャリ
アフィルム１から金属膜−セラミックグリーンシート一
体化シート４１を一度剥離し、しかる後金属膜−セラミ
ックグリーンシート一体化シート４１を複数枚積層し、
得られた積層体を厚み方向に加圧することにより実施例
１における積層体を得てもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明の転写用金属膜及
びセラミック積層電子部品の製造方法では、金属膜が電
解により部分的に除去されるため、金属膜とキャリアフ
ィルムとの密着性が低下される。従って、さほど大きな
圧力を加えずとも、金属膜あるいは金属膜−セラミック
グリーンシート一体化シートをキャリアフィルムから円
滑に剥離することができる。

【００４４】従って、例えば熱転写法により金属膜や金
属膜−セラミックグリーンシート一体化シートを転写し
ていく場合には、大型のプレス機を必要としない。よっ
て、プレス機のコストを低減することができ、かつ製造
設備に必要なスペースも低減し得る。加えて、大型のプ
レス機を必要としないため、プレスヘッドの移動速度を
高めることができ、生産性も高められる。それによって
安価なセラミック積層電子部品を提供することができ
る。

【００４５】なお、本発明の転写用金属膜の製造方法
は、上記のようなセラミック積層電子部品の他、薄膜形
成法により形成された金属膜を転写する工程を含む用途
に一般的に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１においてキャリアフィルム上に形成さ
れた金属膜を説明するための部分切欠断面図。

【図２】電解により部分的に除去された金属膜の状態を
示す部分切欠平面図。

【図３】電解により部分的に除去された金属膜を増膜さ
せた状態を示す部分切欠断面図。

【図４】電解により金属膜を部分的に除去する工程を説
明するための模式的断面図。

【図５】図４に示した装置に用いられる絶縁性材料より
なるロールを示す斜視図。

【図６】パターニングされた金属膜を説明するための断
面図。

【図７】金属膜上にセラミックグリーンシートを積層し
た状態を示す断面図。

【図８】金属膜−セラミックグリーンシート一体化シー
トを転写により積層していく工程を示す断面図。

【図９】セラミック積層電子部品の一例としての積層コ
ンデンサを示す断面図。

【図１０】比較例１における転写不良発生率とプレス圧
との関係を示す図。

【図１１】実施例１における転写不良発生率とプレス圧
との関係を示す図。

【図１２】金属膜−セラミックグリーンシート一体化シ
ートをキャリアフィルムから剥離する工程を示す断面
図。

【符号の説明】

１…キャリアフィルム ２…Ａｇ膜 ３…Ｐｄ膜 ４…積層金属膜

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリアフィルム上に薄膜形成法により
   少なくとも１層の金属膜を形成する工程と、 前記金属膜を電解により部分的に除去する電解工程とを
   備えることを特徴とする、転写用金属膜の製造方法。
2. 【請求項２】 キャリアフィルム上に薄膜形成法により
   少なくとも１層の金属膜を形成する工程と、 前記金属膜を電解により部分的に除去する電解工程と、 前記電解工程後に、金属膜をパターニングする工程と、 パターニング後に金属膜上にセラミックグリーンシート
   を積層する工程と、 キャリアフィルムに支持された前記金属膜及びセラミッ
   クグリーンシートを熱転写により積層していくことによ
   り積層体を得る工程とを備える、セラミック積層電子部
   品の製造方法。
3. 【請求項３】 キャリアフィルム上に薄膜形成法により
   少なくとも１層の金属膜を形成する工程と、 前記金属膜を電解により部分的に除去する工程と、 前記電解工程後に、金属膜をパターニングする工程と、 パターニング後に前記金属膜上にセラミックグリーンシ
   ートを積層する工程と、 前記金属膜及びセラミックグリーンシートをキャリアフ
   ィルムから剥離した後、金属膜−セラミックグリーンシ
   ート一体化シートを積層して積層体を得る工程と、 得られた積層体を厚み方向に加圧する工程とを備える、
   セラミック積層電子部品の製造方法。
4. 【請求項４】 前記電解工程後に薄膜形成法により金属
   膜を増膜する工程をさらに備える、請求項１〜３の何れ
   かに記載のセラミック積層電子部品の製造方法。