JP3877214B2 - 積層型電子部品および積層型電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層型電子部品および積層型電子部品の製造方法に係り、特に薄層化を図るようにした積層型セラミックコンデンサや積層型バリスタ、あるいはチップ型の抵抗やコイルなどに好適な積層型電子部品および積層型電子部品の製造方法に関する。

積層型セラミックコンデンサや積層型バリスタ、あるいはチップ型の抵抗やコイルに代表される積層型電子部品は、実装対象となる基板ならびに電子機器などの小型化に伴い、実装面積の縮小化や、実装高さの低減が要求されている。また一層の特性向上のために更なる多層化も要求されている。そしてこれらの要求を達成するため、前記積層型電子部品の内部電極においても更なる薄型化が種々検討されている。

ところで従来、積層型電子部品における内部電極は、導電性ペーストをグリーンシート上にスクリーン印刷（スキージ）を行うことで形成されてきた。しかし導電性ペーストを用いた従来の厚膜方式では、内部電極の厚さがペースト内の金属粒子の粒径に依存するため、内部電極の薄型化は困難であった。

このため導電性ペーストを用いた従来の厚膜方式とは異なり、前記内部電極をめっきによって形成する方法が知られている。

すなわちめっきを用いた第１の方式では、キャリアフィルム上に、少なくとも１層の無電解めっき法に基づくめっき皮膜よりなる金属膜電極パターンを形成し、これをグリーンシートに転写して積層体を形成するものが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

まためっきを用いた第２の方式では、誘電体層と電解メッキ法により形成された内部電極層とを交互に積層した積層型電子部品であって、外部電極との接続信頼性を向上させるために、前記内部電極層の表面荒さを一定の値以下にしたものが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平１０−１２５５５６号公報（［請求項１］）

特開２００２−２６０９５３号公報（［請求項１］、［請求項２］）

しかし上述しためっきを用いた方式では以下に示すような問題点があった。

すなわちめっきを用いた第１の方式では、内部電極層の形成に無電解めっきを用いているので、その還元剤としてリンやボロンが使用される。このためめっき層の内部にリンやボロンが不純物として取り込まれてしまい、これら不純物によって焼成工程の後、無電解めっき層の硬度が増し、内部応力によって部品本体に割れ等が生じるおそれがあった。

また無電解めっきに用いるめっき液は、めっき槽中に不足した量を継ぎ足し補充していけばよいという性質のものではなく、所定の回数だけ使用したら液の組成がめっきの条件に適合しなくなってしまうので定期的にめっき液の交換が必要であった。このため電気めっきと比較してランニングコストが高騰してしまうという問題もあった。

一方、めっきを用いた第２の方式では、内部電極層を形成する部材として、純ニッケルに近いものを使用している。このため焼成時に内部電極層と誘電体層との収縮量が導電ペーストを用いたときよりも大きくなってしまい、この収縮量の差からデラミネーションやクラック、そして内部電極の途切れなどの構造欠陥が生じるおそれがあった。また同方式では、ＰＥＴフィルム上に銅あるいはニッケルを蒸着し表面を酸化処理する工程を要し、これに係る設備を別途用意する必要があった。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、内部電極層の薄膜化を達成するとともに、誘電体層と内部電極層との収縮差に起因するデラミネーション、クラック、内部電極の途切れなどの発生を防止し、新たな設備や工程を追加することなく達成することのできる積層型電子部品および積層型電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、内部電極層を電解めっきにて形成するとともに、この内部電極間に挟まれる層（例えば誘電体からなる層）の主成分を内部電極層に含ませれば、焼成時の収縮率の差を低減させることができるという知見に基づいてなされたものである。

すなわち本発明に係る積層型電子部品は、素体からなる層と内部電極層とを複数積層した形態からなる積層型電子部品であって、前記内部電極を電解めっきにて形成するとともに、前記内部電極の内部に、前記素体を構成する共材を含有させるよう構成した。

ここで前記共材の含有量は、前記内部電極層を構成する材質との重量比率で１〜２０％の範囲内であることが好ましい。

ここで前記内部電極層を構成する材質をニッケルとし、前記共材の含有量は、前記ニッケルとの重量比率で１〜２０％の範囲内であることが好ましい。

また本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、素体からなる層と内部電極層との積層体からなる積層型電子部品の前記内部電極をめっきにより形成する積層型電子部品の製造方法であって、導電性の支持体の表面に前記内部電極のパターンに相当するマスクを形成し前記支持体の表面を前記マスクの開口より露出させた後、前記素材を構成する共材があらかじめ混入されためっき液中に前記支持体を投入し、電解めっきにより前記開口より露出する支持体の表面に前記共材が含有された内部電極層を形成した後、転写または積層により前記素体表面に前記支持体から前記内部電極層を移動させ、これを繰り返すことで前記積層体を形成する手順とした。

なお前記めっき液中にカチオン系界面活性剤を混入させ、前記共材を前記めっき液中に分散させたことが好ましく、さらに前記転写用基板は、チタンまたはステンレスからなることが好ましい。

上記構成によれば、支持体が導電性を有しているので無電解めっきを用いずとも前記支持体上に内部電極層を形成することが可能になる。このため内部電極層の内部には、無電解めっきを施す際に残留するリンやボロンといった不純物が存在せず、積層体を形成した後、当該積層体を焼成工程に投入しても、内部電極層の硬度が増し、これが原因でデラミネーションやクラック、あるいは内部電極の途切れといった現象が生じるのを防止することができる。

また電解めっきに使用するめっき液中に前記素体を構成する共材をあらかじめ混入させたので、前記内部電極層の内部にも前記共材が含有される。このため素体からなる層と内部電極層との加熱による収縮率が近接し、焼成時に積層体内部に生じる内部応力の低減を図ることが可能になる。

なお前記めっき液中に共材とともにカチオン系界面活性剤を混入させれば、当該カチオン系界面活性剤が前記共材の周囲に吸着するので、カチオン系界面活性剤が有する特性によって均一且つ効率よく前記共材を内部電極層内に取り込ませることができる。

なお共材とは、素体からなる層と内部電極層との収縮差を小さくさせるために、添加するものであり、前記素体に含まれる成分であることが好ましいが、積層型電子部品の諸特性を変動させないものであればこれに限定されることもない。積層型セラミックコンデンサを例にとれば、共材は誘電体を構成するセラミックの粒子であることが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、素体からなる層と内部電極層との積層体からなる積層型電子部品の前記内部電極をめっきにより形成する積層型電子部品の製造方法であって、導電性の支持体の表面に前記内部電極のパターンに相当するマスクを形成し前記支持体の表面を前記マスクの開口より露出させた後、前記素材を構成する共材があらかじめ混入されためっき液中に前記支持体を投入し、電解めっきにより前記開口より露出する支持体の表面に前記共材が含有された内部電極層を形成した後、転写または積層により前記素体表面に前記支持体から前記内部電極層を移動させ、これを繰り返すことで前記積層体を形成したことから、内部電極層の薄層化が達成されるとともに、誘電体層と内部電極層との収縮差に起因するデラミネーション、クラック、内部電極の途切れなどの発生を防止し、新たな設備や工程を追加することなく達成することが可能となる。

以下に本発明に係る積層型電子部品および積層型電子部品の製造方法に好適な具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る積層型電子部品となる積層型セラミックコンデンサの構造を示す略断面図である。

同図に示すように、本実施の形態に係る積層型セラミックコンデンサ１０は、セラミックを主体とした素体となる誘電層１２と、内部電極層１４とを交互に複数積層させた形態となっている。そしてこれら誘電層１２と内部電極層１４からなる積層体の側部には前記内部電極１４と電気的導通をなす外部電極１６が形成されている。

そしてこのような形態からなる積層型セラミックコンデンサ１０は、前記誘電層１２と、前記内部電極層１４とを交互に積層させた後、これらを圧着工程および焼成工程に投入することで形成される。

ここで本実施の形態に係る積層型セラミックコンデンサ１０では、前記内部電極層１４が電解めっきで形成したので、従来の導電ペーストを用いた内部電極層の様に金属粒子の粒子径によって制限されることなく、内部電極層１４の薄膜化を一層促進させることが可能になる。

ところで前記内部電極層１４の内部には、前記誘電層１２を構成するセラミックの粒子が共材として一様に拡散配置されている。このように内部電極層１４の内部にセラミックの粒子を含有させたことから、積層型セラミックコンデンサ１０の前段階である積層体を焼成工程に投入させた際、誘電層１２と内部電極層１４との加熱による収縮率が近接し、デラミネーションやクラックあるいは内部電極の途切れなどが生じるのを防止することができるのである。

このように構成された積層型セラミックコンデンサ１０の製造手順を以下に説明する。

図２は、積層型セラミックコンデンサの製造過程を示す説明図である。

まず内部電極層１４を形成する手順を説明する。当該内部電極層１４を形成するには、まず導電性を有した支持体となるチタン製基板１８にマスキングを施し、チタン製基板１８の表面に内部電極層１４に相当する開口を形成しておく。そして内部電極層１４に相当する開口を形成した後は、前記チタン製基板１８をめっき液２０が満たされためっき槽２２内に投入するとともに、チタン製基板１８を片側電極として電圧を印加し、電解めっきを行う。この状態を同図（１）に示す。

また前記めっき槽２２には、ニッケルめっきを施すためのめっき液２０とともに、前記誘電層１２を構成するセラミック粒子２４をカチオン系界面活性剤２５とともに投入しておく。なおセラミック粒子２４とカチオン系界面活性剤２５とをめっき液２０に投入する前にこれら共材と界面活性剤を十分に混ぜ合わせておき、さらにこれらをめっき槽２２に投入した後は、セラミック粒子２４とカチオン系界面活性剤２５とが液中に均等に混ざるように攪拌を十分に行うことが望ましい。

次いでこのようにセラミック粒子２４とカチオン系界面活性剤２５とをめっき液２０中に投入すると、カチオン系界面活性剤２５はセラミック粒子２４の周囲を取り巻くよう吸着する。そして液の攪拌によりチタン製基板１８側へと移動することができる。

そして電圧を印加し、電解めっきを開始してから、あらかじめ設定された時間が経過すると、開口から露出したチタン製基板１８の表面に規定の厚みを有したニッケルとセラミック粒子２４とを成分とする内部電極層１４が形成される。

このようにチタン製基板１８の表面に内部電極層１４が形成された後は、電圧を印加するのを停止するとともに、めっき液２０中からチタン製基板１８を引き上げ、マスキングを取り外すとともに洗浄工程や乾燥工程を経過させ、このチタン製基板１８を誘電層１２の基となるグリーンシート２６に圧着し、内部電極層１４をチタン製基板１８からグリーンシート２６へと転写させる。この状態を同図（２）、同図（３）、同図（４）に示す。

そして内部電極層１４が転写されたグリーンシート２６を所定の誘電率になるよう複数積層させ（例えば１２０層など）、内部電極層１４とグリーンシート２６とが交互に配列した積層体を形成した後、圧着工程を経て前記積層体を焼成工程に投入する。

ここで積層体中の内部電極層１４は、前述の通りニッケルの他に誘電層１２の素体であるセラミック粒子２４を含んでいるので、内部電極層１４の加熱による収縮率を誘電層１２に対し近接させることができる。このため加熱による収縮が発生しても積層体内部に発生する応力を低減させることができ、デラミネーションやクラックあるいは内部電極の途切れなどが生じるのを防止することが可能となる。

そして焼成工程が終了した後は、外部電極１６を形成する通常の後工程に焼成後の積層体を投入すればよい。

なお本実施の形態では、内部電極層としてニッケルを用いることとしたが、これに限定されることもなく、例えばニッケルに代えて銅や他の金属を析出するようにしてもよい。

さらにチタン基板上に内部電極層を形成する方法として本実施の形態ではマスキングを用いることとしたが、当該マスキングに限定されることもなく、内部電極層に相当する凸部をチタン基板の表面に形成し、この凸部の表面に形成された内部電極層を樹脂層側に圧着し転写させるようにしたり、あるいは、フォトエッチングをチタン基板の表面に行いパターンニングによって内部電極層を形成するようにしてもよい。また転写用基板の材質も内部電極層の剥離性に優れたチタンに限定されることもなく、例えばチタンと同様、耐腐食性に優れたステンレス材を転写用基板の材料として用いるようにしてもよい。
そして本実施の形態では、転写用基板上に内部電極層を形成した後、これを素体表面に転写させるようにしたが、内部電極層は転写により素体表面に形成されるだけではなく、他の形態として支持体の表面に内部電極層を形成した後、当該内部電極層を支持体の表面から剥離させ、素体表面上に積層させる（積む）ようにしてもよい。

本実施の形態に係る積層型電子部品となる積層型セラミックコンデンサの構造を示す略断面図である。 積層型セラミックコンデンサの製造過程を示す説明図である。

符号の説明

１０………積層型セラミックコンデンサ
１２………誘電層
１４………内部電極層
１６………外部電極
１８………チタン製基板
２０………めっき液
２２………めっき槽
２４………セラミック粒子
２５………カチオン系界面活性剤
２６………グリーンシート

Claims (5)

1. 素体からなる層と内部電極層とを複数積層した形態からなる積層型電子部品であって、前記内部電極を電解めっきにて形成するとともに、前記内部電極の内部に、前記素体を構成する共材を含有させたことを特徴とする積層型電子部品。
2. 前記共材の含有量は、前記内部電極層を構成する材質との重量比率で１〜２０％の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品。
3. 素体からなる層と内部電極層との積層体からなる積層型電子部品の前記内部電極をめっきにより形成する積層型電子部品の製造方法であって、導電性の支持体の表面に前記内部電極のパターンに相当するマスクを形成し前記支持体の表面を前記マスクの開口より露出させた後、前記素体を構成する共材があらかじめ混入されためっき液中に前記支持体を投入し、電解めっきにより前記開口より露出する支持体の表面に前記共材が含有された内部電極層を形成した後、転写または積層により前記素体表面に前記支持体から前記内部電極層を移動させ、これを繰り返すことで前記積層体を形成したことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
4. 前記めっき液中にカチオン系界面活性剤を混入させ、前記共材を前記めっき液中に分散させたことを特徴とする請求項３に記載の積層型電子部品の製造方法。
5. 前記導電性の支持体は、チタンまたはステンレスからなることを特徴とする請求項３に記載の積層型電子部品の製造方法。
   

Images