JP4591151B2 - 内部電極パターンの形成方法とこれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品に用いられる内部電極パターンの形成方法ならびにこれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法に関するものである。
従来、代表的な積層セラミック電子部品である積層セラミックコンデンサの内部電極パターンの形成方法としては、金属ペーストをスクリーン印刷やグラビア印刷などの印刷工法により形成する方法が知られており、例えば、特許文献１にはスクリーン印刷により形成する方法が、また、特許文献２にはグラビア印刷により形成する方法が開示されている。
特開平２−１９２７０７号公報
特開２００４−１１１７２９号公報
特に近年は、積層セラミックコンデンサにおいて小型大容量化が強く要望されている。そして、積層セラミックコンデンサの大容量化を図るため、セラミック層および内部電極層のさらなる薄層化、高積層化が求められている。しかしながら、上記の印刷工法による内部電極パターンの形成方法では、印刷した内部電極パターンの表面に凹凸を生じやすく平坦でないために、より薄く形成した場合には、内部電極層が不連続となり内部電極切れを生じ所望の容量が得られないという問題があり、内部電極層の薄層化が困難である課題を有していた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、内部電極層の薄層化に適した平坦性の優れた内部電極パターンの形成方法と、これを用いた積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
この目的を達成するために本発明は、第１の支持体上に金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布して導電体層を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の導電体層と前記第２の支持体上の樹脂層とを対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の前記導電体層を除去する第４の工程とを備えた内部電極パターンの形成方法であり、これにより、厚みバラツキが小さく極めて平坦な内部電極パターンを所望の形状で精度良く形成することができる。
また、本発明は、第１の支持体上に金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布して導電体層を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の導電体層と前記第２の支持体上の樹脂層とを対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の前記導電体層を除去して内部電極パターンを形成する第４の工程と、セラミックシートと前記内部電極パターンとを交互に積層して積層体を作製する第５の工程と、前記積層体を焼成する第６の工程とを備えた積層セラミック電子部品の製造方法であり、これにより、内部電極パターンは厚みバラツキが小さく極めて平坦なものであるので、セラミックシート中へ物理的に侵入することが無くショート不良を生ぜず、焼成後の内部電極層は連続して形成でき内部電極切れを生ずることも無く、優れた品質の製品を歩留まり良く製造することができる。
本発明の内部電極パターンの形成方法によれば、厚みバラツキが小さく極めて平坦な内部電極パターンを所望の形状で精度良く形成することができる。また、本発明の積層セラミック電子部品の製造方法によれば、内部電極パターンは厚みバラツキが小さく極めて平坦なものであるので、セラミックシート中へ物理的に侵入することが無くショート不良を生ぜず、内部電極パターンを薄く形成した場合でも、焼成後の内部電極層は連続して形成でき内部電極切れを生ずることも無く、優れた品質の製品を歩留まり良く製造することができる。
以下、本発明の実施の形態における内部電極パターンの形成方法とこれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法について、積層セラミックコンデンサの製造方法を例に図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における積層セラミックコンデンサの製造方法について、以下に説明する。
本発明の実施の形態１における積層セラミックコンデンサの製造方法について、以下に説明する。
まず、チタン酸バリウムを主成分とし、これに希土類元素の酸化物やＳｉＯ2，ＭｇＯ，ＭｎＯ2などの添加物を加えたセラミック原料粉末を混合し、必要に応じて仮焼し粉砕したセラミック粉体を作製した。
このセラミック粉体と、ポリビニルブチラール樹脂やアクリル樹脂などのバインダー、フタル酸エステルなどの可塑剤、酢酸ブチルなどの溶剤とを混合してセラミックスラリーを作製した。
このセラミックスラリーをドクターブレードなどの方法を用いて、図１に示すようにポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略称する）などのフィルム１０上に塗布、乾燥してセラミックシート１１を形成して準備した。この時のセラミックシート１１の厚みは３．０μｍとした。このセラミックシート１１は焼成することにより積層セラミックコンデンサの誘電体層となるものである。
また、これとは別に、金属ニッケル粉末を主成分とし、ポリビニルブチラール樹脂やアクリル樹脂などのバインダー、フタル酸エステルなどの可塑剤、酢酸ブチルなどの溶剤とを混合してニッケルペーストを作製した。このニッケルペーストをダイコーターなどの装置を用いて、図２に示すようにＰＥＴフィルムなどの第１の支持体２０上に塗布、乾燥して導電体層１２を形成して準備した。この時の導電体層１２の厚みは１．５μｍとした。
また、一方で、ポリビニルブチラール樹脂と可塑剤などを含む樹脂ペーストを作製し、グラビア印刷などの方法を用いて、図３に示すようにＰＥＴフィルムなどの第２の支持体３０上に、内部電極の非形成部分に対応するパターン形状、すなわち所定の内部電極パターンの逆パターン状に樹脂層１３を形成して準備した。
次に、上記で準備した図２の第１の支持体２０上に形成した導電体層１２と、図３の第２の支持体３０上に形成した内部電極非形成部分に対応するパターン状の樹脂層１３とが対向するように重ね合わせ、第１の支持体２０および第２の支持体３０側から加圧圧着した。その後、図４に示すように、第２の支持体３０を剥離し、内部電極非形成部分に対応するパターン状の導電体層１２を、第２の支持体３０上の樹脂層１３と共に除去して、第１の支持体２０上に内部電極パターン１４を形成した図５の状態を得た。この内部電極パターン１４は、焼成することにより積層セラミックコンデンサの内部電極となるものである。
上記内部電極非形成部分の除去において、導電体層１２は基本的に金属ニッケル粉末とバインダー樹脂で構成されており、蒸着等で形成した金属薄膜と比較して金属粉末同士の結合力が極めて小さいため、内部電極非形成部分の除去は容易に行うことができ、また非形成部分を除去した後の内部電極パターン１４についても除去されすぎた部分はなく、きれいなパターン形状のものが得られた。内部電極パターン１４の厚みについて表面粗さ計を用いて測定した結果、その厚みは１．５±０．０２μｍの範囲内にあり極めて平坦な内部電極パターンが得られた。
上記で作製したセラミックシート１１と内部電極パターン１４とを交互に転写、積層して、内部電極パターン１４の層数が３００層の図６に示す積層体１５を作製した。その後、焼成後に３．２ｍｍ×１．６ｍｍの寸法となるように所定の寸法で切断し、焼成して個片の焼結体を得た。この焼結体の内部電極が露出した両端面に外部電極を形成して、本実施の形態１における積層セラミックコンデンサの完成品を得た。
また一方、比較として、金属ニッケル粉末を主成分とするニッケルペーストを用いスクリーン印刷法により上記実施の形態１と同様なパターン形状の内部電極パターンをＰＥＴフィルム上に形成して作製した。この内部電極パターンの厚みについても、表面粗さ計を用いて測定した。その結果、その厚みは１．５±０．１４μｍで上記実施の形態１と比較して厚みバラツキが大きく凹凸のある内部電極パターンであった。
この内部電極パターンを用い、上記実施の形態１のセラミックシート１１とこの内部電極パターンとを交互に転写、積層して、内部電極パターンの層数が３００層の積層体を作製した。その後、焼成後に３．２ｍｍ×１．６ｍｍの寸法となるように所定の寸法で切断し、焼成して個片の焼結体を得た。この焼結体の内部電極が露出した両端面に外部電極を形成して、比較例の積層セラミックコンデンサを得た。
上記で得られた本実施の形態１における積層セラミックコンデンサ、および比較例の積層セラミックコンデンサについて、静電容量のバラツキおよびショート不良率を評価した。
ショート不良率については、試料２００個について絶縁抵抗計を用いて抵抗値を測定し、抵抗値が１０3Ω以下の個数を百分率で表してショート不良率とした。
静電容量については、上記の評価でショート不良を除いた試料１００個を２０℃の恒温槽中で周波数１Ｋｈｚ、入力信号レベル１．０Ｖｒｍｓにて測定し、その最大値と最小値の差Ｒを静電容量のバラツキとして評価した。
本実施の形態１および比較例の積層セラミックコンデンサについての静電容量のバラツキおよびショート不良率の評価結果を、内部電極パターンの厚みの測定結果とともに（表１）に示す。
（表１）から明らかなように、比較例の積層セラミックコンデンサでは、静電容量のバラツキＲが１．４μＦと大きくなっているとともに、ショート不良率も１２％と非常に多く発生しているのに対して、本実施の形態１の積層セラミックコンデンサでは、静電容量のバラツキＲが０．２μＦと非常に小さいばかりでなく、ショート不良率も０％と全くショート不良の発生が無く、優れた品質の製品が歩留まり良く作製できた。
これは、比較例の積層セラミックコンデンサでは、用いた内部電極パターンが、従来のスクリーン印刷法により形成したもので、その厚みバラツキが大きく表面に凹凸のあるものであったため、セラミックシート中へ物理的に侵入しショート不良を生じたばかりでなく、焼成後の内部電極層が不連続となり内部電極切れを生じ、所望の容量が得られず静電容量のバラツキが大きくなったものと思われる。
これに対して、本実施の形態１の積層セラミックコンデンサでは、上記したように、用いた内部電極パターンが、第１の支持体２０上に形成した導電体層１２のうち内部電極非形成部分に対応するパターン状の導電体層１２を第２の支持体３０上の樹脂層１３と共に除去して、第１の支持体２０上に内部電極パターン１４を形成したものであるので、その厚みバラツキが小さく極めて平坦なものであったため、セラミックシート中へ物理的に侵入することが無くショート不良を生ぜず、内部電極パターンの厚みの平均値を比較例と同一に薄く形成した場合でも、焼成後の内部電極層は連続して形成され内部電極切れを生ずることも無く、所望の容量が得られたものと思われる。
なお、上記実施の形態１では、内部電極パターンを形成するための導電体層として金属ニッケル粉末を主成分とするニッケルペーストを用いた例を示したが、ニッケルのほかに銀、銅、パラジウム、白金などの金属ペーストを用いても同様の効果が得られる。
また、積層セラミック電子部品の例として、積層セラミックコンデンサの製造方法について説明したが、積層セラミックコンデンサのほかに積層サーミスタ、積層バリスタ、積層インダクタなどの積層セラミック電子部品の製造においても同様の効果が得られる。
本発明に係る内部電極パターンの形成方法とこれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法は、平坦性の優れた内部電極パターンが形成できるので、内部電極層をより薄層に形成した場合でも、内部電極層は連続して形成され内部電極切れを生ずることが無く、またショート不良の問題も改善でき、薄層化、高積層化が求められている積層セラミック電子部品の製造方法として特に有用である。
１０ フィルム
１１ セラミックシート
１２ 導電体層
１３ 樹脂層
１４ 内部電極パターン
１５ 積層体
２０ 第１の支持体
３０ 第２の支持体
１１ セラミックシート
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Claims (2)
- 所定のパターン形状に内部電極となる内部電極パターンを形成する方法であって、第１の支持体上に金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布して導電体層を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の導電体層と前記第２の支持体上の樹脂層とを対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の前記導電体層を除去する第４の工程とを備えた内部電極パターンの形成方法。
- セラミックシートと内部電極パターンが交互に重なるように積層する工程を含むセラミック電子部品の製造方法において、第１の支持体上に金属粉末を主成分とする金属ペーストを塗布して導電体層を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の導電体層と前記第２の支持体上の樹脂層とを対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の前記導電体層を除去して内部電極パターンを形成する第４の工程と、セラミックシートと前記内部電極パターンとを交互に積層して積層体を作製する第５の工程と、前記積層体を焼成する第６の工程とを備えた積層セラミック電子部品の製造方法。
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