JP3367184B2 - 積層セラミック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、例えば積層コンデンサ
などの積層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形成された金属膜
を用いた積層セラミック電子部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化に伴って、各種
電子部品においても、より一層の小型化及び高性能化が
望まれている。積層コンデンサを例にとり、従来の積層
セラミック電子部品の製造方法を説明する。

【０００３】まず、ポリエチレンテレフタレートなどの
合成樹脂フィルムよりなる支持体上にドクターブレード
法などによりセラミックグリーンシートを成形する。次
に、セラミックグリーンシート上にパラジウム、銀−パ
ラジウムまたはＮｉなどの金属材料を含有する導電ペー
ストを所定のパターンとなるようにスクリーン印刷す
る。次に、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、さらに必要に応じて上下に導
電ペーストの印刷されていないセラミックグリーンシー
トを積層して積層体を得る。得られた積層体を厚み方向
に加圧して圧着し、しかる後、個々の積層コンデンサ単
位のチップに切断する。得られた個々の積層コンデンサ
単位のチップを焼成し、焼結体を得る。焼結体の外表面
の所定の領域に導電ペーストを塗布し、焼き付けること
により外部電極を形成し、積層コンデンサを得る。

【０００４】ところで、積層コンデンサにおいて小型化
及び高容量化を実現するには、使用するセラミックスと
して比誘電率のより高いものを用いる方法、内部電極間
のセラミック層の厚みを薄くする方法及び内部電極間に
配置されるセラミック層の数を増大させる方法すなわち
多層化などが挙げられる。

【０００５】もっとも、多層化を図った場合には、厚み
方向寸法が増大するため、小型化に逆行する。また、使
用するセラミックスの比誘電率を高めるには、新たな材
料の開発が必要であり、早急にそのような材料を提供す
ることは困難である。

【０００６】また、内部電極間のセラミック層の厚みを
薄くした場合には、比較的容易に小型化及び高容量化を
実現することができる。しかしながら、内部電極を形成
するための導電ペーストには溶剤が含有されている。従
って、この溶剤がセラミックグリーンシートを膨潤・溶
解するため、内部電極間において短絡や耐電圧低下など
の問題が生じ、内部電極間のセラミック層を薄くするに
は限界があった。

【０００７】そこで、上記のような問題を解決するもの
として、薄膜形成法により作製した金属薄膜を内部電極
として用いた積層セラミック電子部品が提案されている
（特開昭６０−８３３１５号、特開昭６４−４２８０９
号など）。

【０００８】蒸着、スパッタリングまたはめっきなどの
薄膜形成法により作製された金属膜を内部電極として用
いた場合には、内部電極内に溶剤を含有しないため、未
焼成のセラミック層すなわちセラミックグリーンシート
の膨潤・溶解が効果的に防止される。従って、より内部
電極間のセラミック層の厚みが薄く、高容量であり、か
つ信頼性に優れた積層コンデンサを提供することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、薄膜形
成法により作製された金属膜はその表面が非常に滑らか
である。従って、上記金属膜を内部電極として用いて積
層セラミック電子部品を製造した場合、セラミックグリ
ーンシートと金属膜との結合力が小さく、積層体を焼成
するに際し、両者の結合が解かれ、得られた焼結体にお
いてデラミネーションと称されている層間剥離現象が生
じることがあった。

【００１０】また、上記金属薄膜とセラミックグリーン
シートとの積層体を得るにあたっては、合成樹脂よりな
る支持フィルム上において、金属膜を形成し、さらにセ
ラミックグリーンシートをその上に成形した後に、金属
膜をセラミックグリーンシートと共に支持フィルムから
剥離し積層する方法が用いられる。しかしながら、金属
薄膜とセラミックグリーンシートとの間の結合力が小さ
いため、支持フィルム上からセラミックグリーンシート
と共に金属膜を剥離させることが困難な場合があり、積
層体を確実に形成し得ないことがあった。

【００１１】加えて、金属膜とセラミックグリーンシー
トとを交互に転写法などを用いて積層し、圧着する場合
には、金属膜とセラミックグリーンシートとの間のすべ
りがよいため、金属膜がセラミックグリーンシートに対
して面方向に移動し、内部電極の積層ずれが生じがちで
あるという問題もあった。

【００１２】本発明の目的は、内部電極として薄膜形成
法により形成された金属膜を用いた積層セラミック電子
部品の製造方法における上記のような種々の問題を解消
し、得られた焼結体におけるデラミネーションの発生を
低減することができ、かつ未焼成の積層体を転写法など
により容易に作製することができ、さらに未焼成の積層
体における内部電極の位置ずれが生じ難い、従って信頼
性に優れた積層セラミック電子部品を安定に提供し得る
方法を得ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、薄膜形成
法により形成された金属膜を用いた積層セラミック電子
部品の製造方法を鋭意検討した結果、金属膜表面を物理
的な手法により粗面化することにより、金属膜とセラミ
ック層との結合力を制御し得ることを見いだし、本発明
をなすに至った。

【００１４】すなわち、本発明は、薄膜形成法により内
部電極としての金属膜を形成する工程と、内部電極がセ
ラミック層を介して積層された未焼成の積層体を得る工
程とを備える積層セラミック電子部品の製造方法におい
て、前記金属膜の形成が、支持体上に薄膜形成法により
金属膜を形成することにより行われ、かつ前記支持体の
金属膜形成面を粗面化しておくことにより、該金属膜の
形成に際して、前記金属膜の表面を粗面化するととも
に、前記金属膜の支持体側表面も粗面化することを特徴
とする積層セラミック電子部品の製造方法である。

【００１５】本発明において、薄膜形成法により内部電
極としての金属膜を形成する工程については、蒸着、ス
パッタリングまたはめっき等の薄膜形成法を用いて行う
ことができ、前述した特開昭６０−８３３１５号、特開
昭６４−４２８０９号などに開示されている方法に従っ
て行い得る。

【００１６】また、内部電極がセラミック層を介して積
層された未焼成の積層体を得る工程についても、上記先
行技術に記載の方法に従って行うことができる。例え
ば、支持フィルム上において上記金属膜を薄膜形成法に
より形成し、しかる後その上にセラミックグリーンシー
トをドクターブレード法などの適宜の成形法によって成
形し、支持フィルムから金属薄膜及びセラミックグリー
ンシートを剥離し、積層する方法が挙げられる。あるい
は、支持フィルム上において薄膜形成法により金属膜を
形成したものを用意し、別途積層ステージ上においてセ
ラミックペーストを所定の厚みに塗布し、乾燥させた
後、上記支持フィルムに積層されている金属膜を転写す
る工程を繰り返すことにより、上記未焼成の積層体を得
てもよい。

【００１７】本発明の特徴は、上記内部電極を構成して
いるセラミック金属膜の両面を粗面化することにより、
未焼成のセラミック層と金属膜との結合力を高めること
にある。

【００１８】金属膜の表面の粗面化の程度は、使用する
金属の種類、相手方となるセラミック層の組成や粘度等
によっても異なるが、好ましくは、請求項２に記載のよ
うに、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２表面粗さ規格で
定義されているＲａ値が１０〜５００ｎｍとなるよう
に、粗面化される。１０ｎｍ未満の場合には、未焼成の
セラミック層との結合力を高める効果が不十分であり、
５００ｎｍを超えると、内部電極間のセラミック層の厚
みが１０μｍ以下の場合、該セラミック層の厚みに対し
て凹凸が大きくなりすぎ、凸部に電界集中したりする弊
害が生じる。従って、内部電極間のセラミック層の厚み
が１０μｍ以下の場合、上記表面粗さＲａ値は１０〜５
００ｎｍ程度とすることが望ましい。

【００１９】

【００２０】

【００２１】本発明は、上記のように内部電極を薄膜形
成法により形成した金属膜を用いて構成したものにおい
て、金属膜表面を粗面化することを特徴とし、その他の
工程については、従来より周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、上記粗面化
された金属薄膜がセラミック層を介して積層された未焼
成の積層体を得たあとの工程については、厚み方向に積
層体を加圧し、所定の温度で焼成して焼結体を得、焼結
体の所定の外表面部分に外部電極を付与するといった一
連の工程を実施することにより行われる。

【００２２】本発明の積層セラミック電子部品の製造方
法は、積層コンデンサに限らず、積層圧電部品、積層イ
ンダクタ、セラミック多層基板等のような種々の積層セ
ラミック電子部品の製造方法に適用し得ることを指摘し
ておく。

【００２３】

【作用】本発明の積層セラミック電子部品の製造方法で
は、内部電極が薄膜形成法により形成された金属膜によ
り構成される。従って、従来の金属膜を用いた内部電極
を有する積層セラミック電子部品の製造方法の場合と同
様に、内部電極間のセラミック層の厚みを薄くした場合
であっても、金属膜が溶剤を含有していないため、セラ
ミック層の膨潤・溶解等が生じ難く、セラミック層の厚
みを薄くすることができる。

【００２４】さらに、本発明では、上記金属膜の両面が
粗面化されているため、金属膜と未焼成のセラミック層
との間の密着性が高められ、金属膜の転写時、積層圧着
時及び積層体の焼成時等におけるセラミック層と金属膜
との間の位置ずれや層間剥離現象を確実に防止すること
ができる。

【００２５】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ本発明の参考
例及び実施例を説明することにより、本発明を明らかに
する。

【００２６】参考例１ 図１に示すポリエチレンテレフタレートよりなる支持フ
ィルム１を用意する。支持フィルム１上にＮｉを１μｍ
の厚みで蒸着し、金属膜２を形成する。

【００２７】上記金属膜２を、市販のパターニング用エ
ッチング液（塩化第二鉄水溶液）を１００倍に希釈した
溶液中に１分間浸漬する。上記希釈エッチング液に浸漬
することにより、金属膜２の表面が粗面化され、凹凸が
形成される。このとき、金属膜２の表面は光沢を失う。

【００２８】粗面化された金属膜２上にフォトレジスト
を塗布し、フォトリソグラフィ技術により金属膜２を積
層コンデンサ用内部電極の形状となるようにパターニン
グする。

【００２９】次に、支持フィルム１上に、図２に示すよ
うにチタン酸バリウムを主成分としたセラミック粉末、
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
３を塗布し、厚み１０μｍの電極−セラミックス一体化
シート４を作製する。

【００３０】次に、前記電極−セラミックス一体化シー
ト４を用い、積層コンデンサを製作する。すなわち、図
３に示すように、まず、積層ステージ５上に、ポリエチ
レンテレフタレートよりなる支持フィルム６上に支持さ
れた厚み１００μｍの電極の形成されていないセラミッ
ク生積層体７を配置する。しかる後、上記セラミック生
積層体７上に、上述した電極−セラミックス一体化シー
ト４を転写する。この転写は、支持フィルム１に支持さ
れた電極−セラミックス一体化シート４を、セラミック
グリーンシート側から積層し、上型８によりプレスする
ことにより行われる。圧着は、温度８０℃及び圧力５０
Ｋｇ／ｃｍ²で行われる。しかる後、支持フィルム１を
剥離し、それによって電極−セラミックス一体化シート
４をセラミック生積層体７上に転写する。

【００３１】積層コンデンサを構成するための内部電極
形成位置の異なる電極−セラミックス一体化シート４を
上記電極−セラミックス一体化シート４と同様にして用
意し、上記電極−セラミックス一体化シート４と交互に
必要枚数転写する。最後に、厚み１００μｍの電極の形
成されていないセラミック生積層体を転写し、所定の内
部電極パターンがセラミック層を介して積層された積層
体を得る。

【００３２】得られた積層体を、個々の積層コンデンサ
用チップを得るべく、グリーン寸法に切断する。得られ
た個々の積層コンデンサ用チップを焼成し、焼結体を得
る。焼結体の両端面に外部電極を構成するための導電ペ
ーストを塗布し、焼き付け、積層コンデンサを得る。

【００３３】実施例 参考 例１で用いた支持フィルム１を用意する。まず、支
持フィルム１を回転金属ブラシに接触させることにより
支持フィルム１の表面に微細な傷を形成し支持フィルム
１の表面を粗面化する。次に、支持フィルム１の粗面化
された表面上にＮｉを１μｍの厚みでスパッタリングす
ることにより金属膜を形成する。支持フィルム１の表面
が粗面化されているため、形成された金属膜もその表面
が支持フィルム１の表面の粗面状態に応じて粗面化され
る。

【００３４】次に、上記のようにして形成した金属膜上
にフォトレジストを塗布し、フォトリスグラフィ技術に
より金属膜を積層コンデンサの内部電極を形成するため
のパターンとなるようにパターニングし、しかる後レジ
ストを剥離し洗浄した。

【００３５】しかる後、上記パターニングされた金属膜
が形成されている支持フィルム上に、参考例１と同様に
してセラミックグリーンシートを成形し、電極−セラミ
ックス一体化シートを得る。以下、参考例１と同様にし
て積層コンデンサを作製する。

【００３６】

【００３７】

【００３８】比較例１ 参考 例１で用意した支持フィルム１上にＮｉを厚み１μ
ｍに蒸着し金属膜を得る。金属膜上に、フォトレジスト
を塗布し、フォトリソグラフィ技術により金属膜を積層
コンデンサの内部電極を形成するためのパターンを構成
するようにパターニングする。次に、レジストを剥離
し、洗浄し、内部電極パターンを完成させる。

【００３９】次に、参考例１と同様にして、セラミック
グリーンシートを支持フィルム上において成形し、電極
−セラミックス一体化シートを作製する。しかる後、参
考例１と同様にして、電極−セラミックス一体化シート
を用いて積層コンデンサを得る。

【００４０】比較例２ 金属膜材料としてＮｉに代えてＡｇを用い、セラミック
粉末としてチタン酸バリウムを主成分とするものに代え
て、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3 ，Ｎｂ_2/3 ）Ｏ₃を主成分としたも
のに変更したことを除いては、比較例１と同様にして電
極−セラミックス一体化シートを作製し、かつ比較例１
と同様にして積層コンデンサを得る。

【００４１】上記のようにして用意された参考例１及び
比較例１，２の積層コンデンサの特性を測定したとこ
ろ、表１に示す結果が得られた。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１から明らかなように、比較例１，２で
は電極材料とセラミックスの結合力が不十分であるため
か、デラミネーションが多く発生し、デラミネーション
発生率は２９％以上であった。これに対し、実施例では
デラミネーションが発生していないことがわかる。ま
た、実施例で得た積層コンデンサでは内部電極間の短絡
も生じておらず、従って信頼性に優れた積層コンデンサ
の得られることが確かめられた。

【００４４】なお、上述した実施例では、金属膜を構成
する材料として、Ｎｉを例示したが、本発明において内
部電極材料として用いられる金属材料は上記のものに限
定されるものではなく、Ａｇ−Ｐｄ合金やＣｕなどの種
々の材料を用いることができる。

【００４５】また、上記実施例では、薄膜形成法として
蒸着やスパッタが用いられているが、めっき等の他の薄
膜形成法を用いてもよく、またこれらの薄膜形成法を２
種以上組み合わせて使用してもよい。

【００４６】

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、内部電極を構成するた
めの金属膜表面が粗面化されるため、薄膜形成法により
形成された金属膜であっても、セラミック層との結合力
が上記粗面化により効果的に高められる。従って、電極
とセラミック層との間におけるデラミネーションの発生
を効果的に防止することができ、短絡不良等の生じ難
い、信頼性に優れた積層セラミック電子部品を提供する
ことができる。

【００４８】また、本発明の積層セラミック電子部品の
製造方法では、内部電極が上記薄膜形成法により形成さ
れた金属膜により形成されているため、内部電極間の厚
みを薄くした場合であっても、焼成に先立ち内部電極間
のセラミック層が膨潤・溶解し難い。よって、内部電極
間のセラミック層の厚みを薄くしつつ、上記のようにデ
ラミネーションが生じ難い、信頼性に優れた積層セラミ
ック電子部品の小型化を進展することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】支持フィルム上に金属膜を形成した状態を示す
部分切欠断面図。

【図２】支持フィルム上にセラミックグリーンシートを
成形する工程を説明するための部分切欠断面図。

【図３】セラミック生積層体上に電極−セラミックス一
体化シートを積層する工程を説明するための断面図。

【符号の説明】

１…支持フィルム ２…金属膜 ４…電極−セラミックス一体化シート ７…セラミック生積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−166667（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−74651（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−10489（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜形成法により内部電極としての金属
   膜を形成する工程と、 前記内部電極がセラミック層を介して積層された未焼成
   の積層体を得る工程とを備える積層セラミック電子部品
   の製造方法において、前記金属膜の形成が、支持体上に薄膜形成法により金属
   膜を形成することにより行われ、かつ前記支持体の金属
   膜形成面を粗面化しておくことにより、該金属膜の形成
   に際して、前記金属膜の表面を粗面化するとともに、前
   記金属膜の支持体側表面も 粗面化することを特徴とす
   る、積層セラミック電子部品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記金属膜の表面の表面粗さＲａ値が１
   ０〜５００ｎｍとなるように前記金属膜の表面を粗面化
   する、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造
   方法。