JP4551040B2 - 積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層電子部品の製造方法に関し、例えば積層コンデンサ、積層インダクタ、積層コンデンサ内蔵基板、積層モジュール基板、等の積層電子部品に好適な製造方法に関する。特には、積層セラミックコンデンサ、積層セラミックインダクタ、積層セラミックコンデンサ内蔵基板、積層セラミックモジュール基板、等の積層セラミック電子部品に好適な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば積層セラミックコンデンサなど、セラミック層で隔てられた内部電極同士をそのセラミック層を貫通するビア電極にて接続した積層セラミック電子部品を製造するには、ベース部となるセラミックグリーンシート上に所定数のセラミックグリーンシートと所定数の内部電極を交互に順次圧着していくとともに、内部電極を２系統で接続するビア電極を形成して積層セラミックグリーン体を作製し、この積層セラミックグリーン体を焼成して積層セラミック部品としている。
【０００３】
そこで、セラミックグリーンシートは、通常、キャリアテープ（バックテープ）と称される樹脂製のフィルム上に形成される。言い換えれば、セラミックグリーンシートにはキャリアテープが付着しており、そのキャリアテープを介してセラミックグリーンシートが工程間で搬送され、取り回されることとなる。そして、ビアホールに導電物（ビア導体）が充填された状態の薄層シート（セラミックグリーンシート）からキャリアテープが剥がされて、その剥がされたシート面に別のセラミックグリーンシートがさらに積層される場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、セラミックグリーンシートからキャリアテープが剥がされた後、ビアホールに充填されている導電物（ビア電極を構成する）は、セラミックグリーンシート積層体の表面からキャリアテープの厚さほど突き出すかたちとなる。用いられるセラミックグリーンシートが、例えば２５μｍ以下の薄いシートである場合、セラミックグリーンシートからキャリアテープが剥がされる際に、この突き出し部が障害となり、ビアホール周囲部でセラミックグリーンシートがキャリアテープから剥離できず、破れることがある。このセラミックグリーンシートの破れは、セラミックグリーンシートを介して対抗する配線パターン層の接触（ショート）などの不良を生じさせる。
【０００５】
今日、例えば積層セラミックコンデンサに求められる高容量化・小型化（薄型化）を実現するためには、高容量化のためにセラミックグリーンシートの積層数は多くなり、薄型化のために積層シートは薄くする必要がある。セラミックグリーンシートが薄くなるほど、上述のセラミックグリーンシートの破れの問題は顕著となる。これを防ぐためには、キャリアテープの剥離をゆっくり慎重に行う必要があり、これが製造効率の低下を招きやすく、ひいては製造のコストダウンを図る上での障害となる。
【０００６】
この発明は、高容量化・薄型化が求められる積層セラミックコンデンサ等のセラミック積層電子部品の製造において、セラミックグリーンシートの多層化及び薄型化に拘わらず、キャリアテープの剥離時にセラミックグリーンシートに破れが生じにくい手法を提供し、品質の向上及びコストの低減を図ることを直接の課題とする。
【０００７】
なお、樹脂シートと内部電極とを交互に、例えば接着剤で固めて複数積層する積層樹脂電子部品（いわゆる樹脂パッケージ）においても、コンデンサ層を形成する際に積層シートの薄肉化が求められ、樹脂シートの破れが生じやすいので、この発明の課題及び適用範囲は、積層セラミック部品に限らず積層樹脂部品などのセラミック以外の積層電子部品の製造方法も包含する。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明は、所定数の絶縁層となるシートと所定数の内部電極とを交互に積層した積層部と、その積層部を支持するベース部と、所定の内部電極間を接続するためのビア電極と、を少なくとも有する積層体からなる積層電子部品の製造方法であって、図１に概念を例示するように次の▲１▼〜▲４▼の工程を含む。すなわち、
【０００９】
▲１▼第１のベース部となる一方のシート面にキャリアテープが付着したシート１の他方のシート面上に、シート１より薄い厚さを持つシート５と内部電極６とを所定数交互に積層して積層部７を形成する工程と（図１で符号１１はキャリアテープを示す）、
▲２▼積層部７と第１のベース部となるシート１及びキャリアテープを貫通するビアホール４を一括形成する工程と、
▲３▼ビアホール４中に導電物を充填してビア電極１３を形成する工程と、
▲４▼積層部７上に第２のベース部となるシート１４を圧着して、最終的に必要とする所定数のシートと所定数の内部電極とを交互に積層してなる積層体１２を作製する工程と、キャリアテープを剥がす工程と、
を含む。
【００１０】
セラミック製の積層電子部品の製造に関して、この発明は、所定数の絶縁層となるセラミックグリーンシートと所定数の内部電極とを交互に積層した積層部と、その積層部を支持するベース部と、所定の内部電極間を接続するためのビア電極と、を少なくとも有する積層体からなるセラミック製の積層電子部品の製造方法であって、図１に例示されるように、次の▲１▼〜▲４▼の工程を含む。すなわち、
▲１▼第１のベース部となる一方のシート面にキャリアテープが付着したセラミックグリーンシート１の他方のシート面上に、シート１より薄い厚さを持つセラミックグリーンシート５と内部電極６とを所定数交互に積層して積層部７を形成する工程と、
▲２▼積層部７と第１のベース部となるセラミックグリーンシート１及びキャリアテープを貫通するビアホール４を一括形成する工程と、
▲３▼ビアホール４中に導電物を充填してビア電極１３を形成する工程と、
▲４▼積層部７上に第２のベース部となるセラミックグリーンシート１４を圧着して、最終的に必要とする所定数のセラミックグリーンシートと所定数の内部電極とを交互に積層してなる積層体１２を作製する工程と、キャリアテープを剥がす工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記のように、積層部７を貫通するビアホール４を形成し、これに導電物を充填してビア電極１３を形成し、さらに第２のベース部となるシート１４でその貫通するビア電極１３の一方の側の蓋をするようにすれば、積層部を形成する一般に薄い薄層シートにビア導体が充填された状態で、薄層シート５からキャリアテープを剥離しなければならな状況を回避できる。そして、ビア導体充填後にキャリアテープを剥離するとすれば、それは充分な厚さを有する第１又は第２のシート部において剥がされるから、キャリアテープの剥離に対する強度・剛性が大きく、キャリアテープの剥離時におけるシートの破れ（欠け等も含めて）を解消ないし抑制することができる。このことが例えば積層コンデンサ等の積層電子部品の品質を高めることにつながる。
さらには、シート１層ごとにビアホールを形成する場合と比較すると、本発明はビアホール形成行程が１回で済むので工程減少、即ちコスト削減につながるメリットもある。
しかも、シート１枚ごとのビア（ビアホールやビア電極）の形成では、積層時に多少は位置ズレが生じる場合があるが、ビア一括形成ではこのような位置ズレが生じにくい。また、シート１枚ごとのビア形成では、グリーンシート部とビアの導電体充填部とでは充填密度に多少の差が生じるため、積層圧着を繰り返す際に、
位置ズレによるビア倒れという変形が生じる可能性があるが、この発明のようなビア一括形成であれば、そのビア倒れといった変形も生じにくい。
【００１２】
なお、前記ビア電極上に、金属バンプ又は金属バンプのためのパッドを形成して、この積層電子部品が実装される機器側との電気的な接続を図るようにすることにより、構造的には従来の積層電子部品と同様のものとすることができ、汎用性も保たれる。また、前記積層部を貫通するビアホールを、好適にはレーザ加工により形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に示す実施例を参照して説明する。
図１は、本発明の積層電子部品の製造方法として、既にその概念を説明したが、図２以降を参照しつつ、より具体的に、例えば積層セラミックコンデンサのための製造方法の実施例を示す。
【００１４】
図２において、例えばチタン酸バリウム等のセラミック原料粉末を主成分とし、これに有機バインダー等の必要な添加剤を加えて混練することによりセラミックスラリーを作製する。次にそのセラッミクスラリーを、樹脂フィルム等からなるキャリアテープ（バックテープ）１１上に、公知のドクターブレード法等により塗布し、これを乾燥させることにより、セラミックグリーンシート１を作製する。
【００１５】
このセラミックグリーンシート１は、別の電極ラミネート（積層）用の複数のセラミックグリーンシートを積層しやすくする第１のベース部となるもので、このセラミックグリーンシート１の厚さｔ1は、積層用のセラミックグリーンシートの厚さｔ3（図３参照）より大きくされ（例えば２〜５倍程度の厚み）、ベース部として一定の強度・剛性が確保される。
【００１６】
また、図３の（１）に示すように、積層用のセラミックグリーンシート５（薄層シート）を用意する。これは上述と同様のキャリアテープ（キャリアフィルム）１１に、上述と同様なセラミックスラリーを、ベース用のシートより薄く塗布後に乾燥して、薄い（厚さｔ3の）積層用のセラミックグリーンシート５とする。
【００１７】
さらに図３の（２）に示すように、セラミックグリーンシート５のキャリアテープ１１とは反対側のシート面に、例えば銀、銀パラジウム、パラジウム、ニッケル等の金属粉末を含有して所定の流動性を有する粘度に調整された電極ペーストを、例えばスクリーン印刷により所定のパターンで塗布することにより所定パターンの内部電極６を形成する。
【００１８】
そして、（３）のように、同様にして順次、積層用のセラミックグリーンシート５を作成するとともに、内部電極６を所定のパターンでセラミックグリーンシート５上に印刷する。なお、内部電極６の形成パターンとしては、後述のビア電極の第１のグループに接する第１のパターンと、後述のビア電極の第２のグループに接する第２のパターンとを含み、ビア電極の２グループの一方が正極用で他方が負極用となる。
【００１９】
そして、図４のように、キャリアテープ１１とは反対側のシート面にそれぞれ内部電極６が形成された積層用のセラミックグリーンシート５を、第１のベース部となるセラミックグリーンシート１上に例えば▲１▼〜▲６▼のように複数枚積層する。より詳しくは、第１のベース部となるセラミックグリーンシート１のキャリアテープ１１とは反対側のシート面に、積層用のセラミックグリーンシート５の片面に形成された内部電極６が対面するように、セラミックグリーンシート５を圧着する（▲１▼）。次にその圧着されたセラミックグリーンシート５のキャリアテープ１１を剥がした露出面に次のセラミックグリーンシート５を、自身の片面に形成された内部電極６が対面するようにして圧着する（▲２▼）。
【００２０】
以下同様にして、▲３▼〜▲６▼のセラミックグリーンシート５を、キャリアテープ１１を順次剥がつつ、各内部電極６を交互に挟み込んでラミネートするように順次圧着していき、所定厚さの積層部７を形成する。
【００２１】
さらに、図５に示すように、その積層部７を貫通するビアホール４を形成する。具体的には、金型、数値制御のパンチング手段、精密ドリリング装置あるいはレーザー加工機等のビア形成手段により、所定のパターンで複数のビアホール４が互いに平行に形成される。これらのビアホール４は、例えば第１のベースシート１とは反対側の、キャリアテープ１１が剥離されたシート面から穿孔されて、積層部７（薄層シート５の群）、第１のベースシート１及びキャリアテープ１１を貫通する。あるいは、このようなビアホール４は、第１のベースシート１側から穿孔されて積層部７を貫通し、反対側のセラミックグリーンシート５のシート面に開口するように形成することもできる。
【００２２】
上記ビアホール４の形成方法としては、好適には例えばレーザー加工機を使用したレーザー加工により行うことができる。レーザー加工であればレーザー光による加熱でビアホール形成部を蒸発させて穿孔できる。
【００２３】
そして、上記のビアホール４には、図６に示すように、所定の導電物が充填されることにより、ビア電極１３が形成される。例えば銀、銀パラジウム、パラジウム、ニッケル等の金属粉末を含有して所定の流動性を有する粘度に調整された導電性ペーストを、例えば穴埋め印刷によりビアホール４に充填することにより、第１のベースシート１及び積層部７（薄層シート５の群）を貫通する複数本のビア電極１３が形成される。
【００２４】
さらに、これらのビア電極１３の一方の端を塞いで絶縁する（蓋をする）ために、図７に示すような、第２のベース部としてのセラミックグリーンシート１４（以下、第２のベースシートとも称する）を用意する。これはキャリアテープ（キャリアフィルム）１１に、前述と同様のセラミックスラリーを厚く塗布した後に乾燥して、第１のベースシート１と同程度の厚さを有するセラミックグリーンシート１４としたものである。
【００２５】
そして、図８に示すように、上記第２のベースシート１４を上述の積層部７に対しさらに積層する。より詳しくは、第２のベースシート１４の、キャリアテープ１１とは反対側のシート面を、積層部７の第１のベースシート１とは反対側の端部シート面に密着するように加圧する。このとき、積層部７の当該シート面からはキャリアテープ１１が予め剥離されている。この第２のベースシート１４と、予め積層されている積層部７との合体によって、一つの積層体（積層グリーン体）１２となる。
【００２６】
このような積層体（積層グリーン体）１２において、第１のベースシート１側及び第２のベースシート１４側の各キャリアテープ１１は、適宜の段階で剥がされるが、この場合のキャリアテープ１１の剥離は、ビア電極１３が形成された後の薄層シート５のシート面では生じない。そして、第１のベース部１のシート面からキャリアテープ１１が剥がされるとしても、その第１のベース部１は薄層シート５に比べて剥離に対する強度・剛性が大きいため、キャリアテープ１１の剥離によっても、ビア導体（ビア電極１３）近傍のシート部分がキャリアテープ１１側に持っていかれることが防止又は抑制され、少なくとも薄層シート５の欠けの心配は解消される。
【００２７】
なお、第１のベース部１及び薄層シート５の積層におけるいずれかの圧着面に、内部電極が形成されるようにしてもよい。その場合は、該当するシート面に銀、銀パラジウム、パラジウム、ニッケル等の金属粉末を含有して所定の流動性を有する粘度に調整された電極ペースト（導電ペースト）を、例えばスクリーン印刷等の適宜の塗布ないし付着手段により所定のパターンで塗布ないし付着させることにより、内部電極を形成することもできる。その後積層することにより、内部電極が１層分増える。そのためコンデンサの容量増大に寄与するが、一方のシート面と他方の内部電極（シート面から盛り上がって形成される）との隙間を消滅させるに充分な加圧力が必要となり、また圧着性を高めるために圧着面に事前処理等する場合もあって、工程コストや最終製品の反り解消等の点では必ずしも有利とは言えないから、上記第１のベース部１及び薄層シート５の圧着面は、内部電極が存在しないシート面とすることが可能である。
【００２８】
さらに図９に示すように、第１のベース部１側のキャリアテープ１１を剥がして、ビア電極１３を第１のベース部（セラミックグリーンシート）１側に露出させ、この露出するビア電極１３に対し、後の金属バンプの形成のための実装パッド３１を、所定の導電ペースト、例えば前述のビア電極や内部電極と同様な導電ペーストを用いてスクリーン印刷等により印刷する。
【００２９】
このような積層体（積層グリーン体）１２を必要に応じて所定のグリーンチップの形状に切断した後、これを所定の温度と雰囲気中で脱脂・焼成し、積層セラミックコンデンサの積層焼成体４０（図１０）を作製する。また焼成後には、その積層焼成体４０のパッド３１上に、必要な金属バンプ３２、例えばハンダバンプを形成し、積層セラミックコンデンサチップ（部品）とする。なお、説明を簡単にするために、図１０の積層焼成体４０は図９の積層グリーン体１５をそのまま焼成した形態で描いてある。
【００３０】
以上はすべて積層セラミックコンデンサを製造する場合を例にとったが、コンデンサ以外に、積層セラミックインダクタ等の他の積層セラミック電子部品の製造にこの発明を適用することもできる。さらには、セラミックに限らず、例えば樹脂製で内部電極を複数段にラミネートする積層電子部品にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を概念的に説明する工程図。
【図２】図１の▲１▼に対応して、第１のベース部の具体例を示す断面図。
【図３】図１の▲１▼に対応して、薄層シートにおける内部電極の付加を示す断面図。
【図４】図１の▲１▼に対応する工程の具体例を示す断面図。
【図５】図１の▲２▼に対応する工程の具体例を示す断面図。
【図６】図１の▲３▼に対応する工程の具体例を示す断面図。
【図７】図１の▲４▼に対応して、第２のベース部の具体例を示す断面図。
【図８】図１の▲４▼に対応する工程の具体例を示す断面図。
【図９】図８の積層体に金属バンプの形成のための実装パッドを形成する例を示す断面図。
【図１０】焼成後の積層焼成体の実装パッド上に、必要な金属バンプを形成する例を示す断面図。
【符号の説明】
１ 第１のベース部となるセラミックグリーンシート
４ ビアホール
５ 薄層シートであるセラミックグリーンシート
６ 内部電極
７ 積層部
１１ キャリアテープ
１２ 積層体
１３ ビア電極
１４ 第２のベース部となるセラミックグリーンシート
３１ 実装パッド
３２ 金属バンプ

Claims (3)

1. 所定数の絶縁層となるシートと所定数の内部電極とを交互に積層した積層部と、その積層部を支持するベース部と、所定の内部電極間を接続するためのビア電極と、を少なくとも有する積層体からなる積層電子部品の製造方法であって、
   第１のベース部となるシートの一方のシート面にキャリアテープが付着し、他方のシート面上に、シートと内部電極とを所定数交互に積層して積層部を形成する工程と、
   前記積層部と第１のベース部となるシート及びキャリアテープを貫通するビアホールを一括形成する工程と、
   前記ビアホール中に導電物を充填してビア電極を形成する工程と、
   前記積層部上に第２のベース部となるシートを圧着して、最終的に必要とする所定数のシートと所定数の内部電極とを交互に積層してなる積層体を作製する工程と、キャリアテープを剥がす工程と、を含み、
   前記第１及び第２のベースとなるシートの厚さは、それぞれ前記絶縁層となる各シートの厚さより大きいことを特徴とする積層電子部品の製造方法。
2. 所定数の絶縁層となるセラミックグリーンシートと所定数の内部電極とを交互に積層した積層部と、その積層部を支持するベース部と、所定の内部電極間を接続するためのビア電極と、を少なくとも有する積層体からなるセラミック製の積層電子部品の製造方法であって、
   第１のベース部となるセラミックグリーンシートの一方のシート面にキャリアテープが付着し、他方のシート面上に、セラミックグリーンシートと内部電極とを所定数交互に積層して積層部を形成する工程と、
   前記積層部と第１のベース部となるセラミックグリーンシート及びキャリアテープを貫通するビアホールを一括形成する工程と、
   前記ビアホール中に導電物を充填してビア電極を形成する工程と、
   前記積層部上に第２のベース部となるセラミックグリーンシートを圧着して、最終的に必要とする所定数のセラミックグリーンシートと所定数の内部電極とを交互に積層してなる積層体を作製する工程と、キャリアテープを剥がす工程と、を含み、
   前記第１及び第２のベースとなるセラミックグリーンシートの厚さは、それぞれ前記絶縁層となる各セラミックグリーンシートの厚さより大きいことを特徴とする積層電子部品の製造方法。
3. 前記積層部を貫通するビアホールを、レーザ加工により形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の積層電子部品の製造方法。

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