JP4638184B2

JP4638184B2 - 積層電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4638184B2
Application number: JP2004221287A
Authority: JP
Inventors: 和宏西村; 浩一郎池内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: JP2006041321A

Description

本発明は、誘電体層と所定パターンの導体層とを組み合わせて構成されているコンデンサやインダクタ，フィルタ，回路基板等の積層電子部品の製造方法に関するものである。

従来より、コンデンサやインダクタ，フィルタ，回路基板等の積層電子部品を形成するのにセラミック材料が用いられている。

このような従来の積層電子部品として、例えば、所定の誘電率を有した複数個のセラミック層を、間に第１の内部電極と第２の内部電極とを交互に介在させて積層するとともに、該積層体の側面や主面に前記第１，第２の内部電極にそれぞれ電気的に接続される一対の外部電極を設けてなる積層セラミックコンデンサ等がよく知られている。かかる積層セラミックコンデンサは、一対の外部電極を介して第１の内部電極と第２の内部電極との間に所定の電圧を印加し、第１の内部電極−第２の内部電極間に配されているセラミック層に所定の静電容量を形成することによってコンデンサとして機能するようになっている。

また上述した積層セラミックコンデンサは以下の工程を経て製作される。

まず、所定のセラミック材料粉末に有機バインダ及び有機溶剤を添加・混合してスラリー状の無機組成物を作製し、これを従来周知のドクターブレード法等によって所定厚みのシートに成形加工してセラミックグリーンシートを形成する。

次に、得られたセラミックグリーンシートの主面に従来周知のスクリーン印刷等によってニッケル等の金属を主成分とする導体ペーストを所定パターンに印刷・塗布して導体パターンを形成し、これを複数枚、積み重ねることによってセラミックグリーンシートの積層体を形成する。

続いて、前記積層体を高温で焼成することによって導体ペーストを内部電極に、セラミックグリーンシートをセラミック層に成し、最後に、前記積層体の端面等に従来周知のディッピング法等によって導体ペーストを塗布し、これを焼き付けて外部電極を形成することによって積層セラミックコンデンサが製作される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２４３６５０号公報

ところで、近年、電子機器の小型化に伴い、電子部品の小型化が求められており、上述した積層セラミックコンデンサの場合、個々のセラミック層や内部電極を薄く形成し、さらには高積層化、高容量化するための種々の検討がなされている。

例えば、上述した従来の積層セラミックコンデンサにおいて、内部電極の厚みを薄くするには、内部電極の形成に使用されている導体ペースト中に含まれる金属粉末の平均粒径を、例えば、０．３μm程度に極めて小さくすることが重要とされている。

しかしながら、導体ペースト中に含まれている金属粉末の粒径を極めて小さくして、厚みの薄い内部電極を形成し、この内部電極の形成されたセラミック層を複数枚積層した場合でも、内部電極のある領域とない領域で厚み差が生じる。この厚みの差は、積層数が増えれば増えるほど増大して、デラミネーションや電極が湾曲してショートといった電気不良が生じることがある。

本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、比較的容易に導体層のある領域とない領域の厚み差を解消し高積層型のセラミック電子部品を製作することができ、しかも導体層やセラミック層に変形やクラック等の不具合が生じるのを有効に防止することができる積層電子部品の製造方法を提供することにある。

本発明の積層電子部品の製造方法は、支持シートの一主面側に下地粘着層を介して導体パターンを形成する工程Ａと、前記支持シートに対して、その一主面側より、前記導体パターン及び該導体パターン間から露出する前記下地粘着層を被覆するようにして前記導体パターンと略同厚みの誘電体層を形成する工程Ｂと、前記導体パターンと対応し、縁部が前記導体パターンの縁部よりも外方に位置するように形成されている粘着パターンもしくは吸着パターンを有したフィルムを、前記粘着パターンもしくは前記吸着パターンが前記導体パターン上の前記誘電体層に接触するようにして前記支持シート上に配置させ、しかる後、前記フィルムを前記支持シートより引き離すことによって前記誘電体層のうち前記導体パターン上の部位を選択的に除去する工程Ｃと、前記支持シート上の前記導体パターン及び前記誘電体層の残部から成る複合層を複数積層することによって積層体を形成する工程Ｄと、前記積層体を熱処理することによって積層電子部品を得る工程Ｅと、を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、支持シートの一主面に導体パターンを形成し、この導体パターン及び胴体パターン間から露出する下地を被覆するように導体パターンと略同厚みの誘電体層を形成した後に、導体パターンと対応する粘着パターンもしくは吸着パターンを有したフィルムを、粘着パターンもしくは吸着パターンが導体パターン上の誘電体層に接触するように支持シート上に配置させ、フィルムを支持シートより引き離すことで、導体パターン上の導体パターンに対応する部位の誘電体層のみフィルムに転写するようにしたものであり、これによって支持シート上には導体パターンと誘電体層の残部とが間に大きな隙間を形成することなく略面一に形成されることとなる。従って、導体パターン及び誘電体層の残部から成る複合層を支持シートより剥離させ、かかる複合層間に誘電体層等を介して複数枚積層することによりセラミックグリーンシートの積層体を形成し、これを熱処理して積層電子部品を製作しても、デラミネーションや電極の湾曲による電気不良が生じるのを有効に防止することができ、信頼性及び生産性に優れた積層電子部品を得ることが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の一実施形態に係る製造方法によって製作した積層電子部品としての積層セラミックコンデンサを示す断面図であり、同図に示す積層セラミックコンデンサ１は、大略的に、絶縁層２と、導体層としての内部電極３と、セラミック層４と、外部電極５とで構成されている。

積層セラミックコンデンサ１は、内部電極３と所定の誘電率を有したセラミック層４とを交互に積層して直方体形状の積層体を形成するとともに、該積層体の上下両面にセラミック層４と同一材料からなる絶縁層２を形成し、更に前記積層体の両端部に内部電極３と電気的に接続される外部電極５を被着・形成した構造を有している。

また、積層セラミックコンデンサ１の外形は、例えば、巾１．２ｍｍ、長さ２ｍｍ、高さ１．２ｍｍの寸法にて形成され、セラミック層４や内部電極３の積層数は３０層〜６００層に設定される。

また、前記内部電極３の厚みは０．５μm〜２．０μm程度、またセラミック層４の厚みは１．０μm〜４．０μm程度に設定される。

これらセラミック層４の材質や厚み，積層数，内部電極３の対向面積等は、所望する静電容量の大きさによって適宜、決定される。

かかる積層セラミックコンデンサ１は、外部電極５を介して隣合う内部電極間３−３に所定の電圧を印加し、内部電極間３−３に配されているセラミック層４に所定の静電容量を形成することによってコンデンサとして機能する。

次に、上述した積層セラミックコンデンサの製造方法について図２〜図４を用いて説明する。ここで、図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法における工程１を説明するための断面図、図３（ａ）、（ｂ）は本発明の製造方法における工程２を説明するための断面図、図４は本発明の製造方法における工程３を説明するための断面図である。尚、以下に述べる工程１〜３は各請求項における工程Ａ〜Ｅと１対１に対応するものではない。

＜工程１＞
まず、図２（ａ）に示す如く、支持シート６の一主面に下地粘着層７を形成するとともに、導体パターン８が被着された支持体１０を用意する。

前記支持シート６としては、例えば、厚み１０μｍ〜１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮフィルム）、ポリプロピレンフィルム（ＰＰフィルム）等の硬質樹脂材料を用いることができる。

この支持シート６の一主面に形成される下地粘着層７は、従来周知のカーテンコート法やダイコート法により粘着剤を塗布し、しかる後、これを乾燥することにより形成され、その厚みは、例えば、０．００５μｍ〜１０μｍに設定される。かかる下地粘着層７に用いられる粘着剤は、比較的低温で確実に熱分解される材料が好ましく、導体パターン８及び誘電体層９に付着した場合であっても焼成に際して熱分解する、例えば、アクリル系（溶剤系）、アクリルエマルジョン系（水系）、ブチラール系等の粘着剤（溶剤系）などが用いられ、これらの中でも剥離性の良好なアクリル系粘着剤を用いるのが特に好ましい。

さらに、下地粘着層７となる粘着剤は、乾燥後の粘着力が例えば、０．００５Ｎ／ｃｍ〜１．０Ｎ／ｃｍ、また転写性の観点から０．０１Ｎ／ｃｍ〜１．０Ｎ／ｃｍのものを用いるのが好ましく、剥離性の観点からは、０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．２Ｎ／ｃｍのものを用いることが好ましい。

一方、導体パターン８は、支持体１０の主面に、例えば、電解メッキ及び無電解メッキにより析出された金属メッキ膜を所定のパターンにエッチング処理を施すことにより形成される。あるいは、支持体１０の主面に所定の導体パターン８が得られるように、導体パターン８の形成領域以外にマスクをし、電解メッキを施すことによって導体パターン８を作製するようにしてもよいし、金属メッキ膜をイオンプレーテング、スパッタリング、化学蒸着等の薄膜形成法により作製してもよい。

なお、導体パターン８の材料としては、例えば、銅、ニッケル、クローム等の金属または、それらの金属を含む合金等が用いられる。

このようにして得られた導体パターン８を、図２（ｂ）に示す如く、支持シート６の下地粘着層７が形成された面に付着させ、支持シート６の下地粘着層上に導体パターン８を形成する。

尚、導体パターン８は、上述した形成方法以外に、支持シート６の下地粘着層７に使用される粘着剤を離型剤に変更し、これを従来周知のダイコート法等によって塗布して離型層を形成した後に、この離型層の主面に従来周知のスクリーン印刷等によってニッケル等の金属を主成分とする導体ペーストを所定パターンに印刷するようにしても良い。離型剤としては、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂を用いることができるが、離型性を有する樹脂であれば特に限定するものではない。

次に、図２（ｃ）に示す如く、導体パターン８が形成された支持シート６の主面に、導体パターン８及び導体パターン間から露出する下地粘着層７を覆うようにしてセラミックスラリーを塗布し、しかる後、７０℃〜８５℃の温度で約３０秒〜６０秒間加熱し、セラミックスラリー中に存在する有機溶剤の多くを蒸発させることにより、誘電体層９を形成する。セラミックスラリーは、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム等を主成分とする誘電体材料粉末に適当な有機溶剤、有機バインダ等を添加・混合して泥漿状となすことにより作製される。塗布するセラミックスラリーの厚みは、乾燥後に導体パターン８の厚みと略同厚みになるように調整する。

尚、誘電体層９を予め別個に形成しておき、これを導体パターン８及び導体パターン間から露出する下地を被覆するように載置させるようにしてもよい。この場合も、誘電体層９をその厚みが導体パターン８の厚みと略同厚みになるようにしておくことが重要である。

＜工程２＞
次に、導体パターン８と１対１に対応する粘着パターン１２を有したフィルム１１を用意する。フィルム１１としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリプロピレン等の硬質樹脂材料を用いることができる。

粘着パターン１２を形成する粘着剤としては、例えば、エポキシ系、ポリウレタン系、メラミン系、ゴム系、アクリル系（溶剤系）、アクリルエマルジョン系（水系）、ブチラール系等の粘着剤を用いることができ、導体パターン８と誘電体層９の界面密着強度よりも高い粘着力があればよい。かかる粘着パターン１２は、フィルム１１の主面に従来周知のスクリーン印刷法等によって導体パターン８と対応するように前記材料からなる粘着剤を印刷することにより形成される。

まず、図３（ａ）に示す如く、このフィルム１１に形成された粘着パターン１２を導体パターン８の位置に合わせて支持シート上に配置し、しかる後、粘着パターン１２と導体パターン８上の誘電体層９とを密着させ、次に、図３（ｂ）に示すようにフィルム１１を引き離すことにより、誘電体層９のうち導体パターン上の部位を選択的に除去する。

誘電体層９のうち導体パターン８上の部位は、導体パターン８と誘電体層９との密着力が粘着パターン１２と誘電体層９との密着力に比べて小さく設定されているので、フィルム１１を引き離す際に、同時に導体パターン８から剥離され、誘電体層９のうち導体パターン８上の部位が選択的に除去されることになる。一方、誘電体層９のうち導体パターン８の存在しない部位は、それと対応するフィルム１１側の部位に粘着パターン１２が形成されていないためフィルム１１との間に密着力を生じることはなく、また、この部位の誘電体層９は、支持シート６側に対しては密着力を有しているので、フィルム１１を引き離した際、支持シート６側に残存することになる。このようにして、誘電体層９の導体パターン８上の部位とそれ以外の部位（下地粘着層上の部位）との境界部で破断が生じ、導体パターン８間の間隙に誘電体層９の残部９’が形成され、支持シート６上には、導体パターン８と誘電体層９の残部９’とから成り、主面が略面一の複合層１６が形成されることになる。

前記粘着パターン８を、導体パターン８よりも若干広くなるように、すなわち、粘着パターン１２の淵部が導体パターン８の淵部よりも外方に位置するようにして形成すれば、フィルム１１を引き離す際に、誘電体層９の破断が、導体パターン８の淵部よりも外側領域を起点として発生するため、導体パターン上に誘電体層９を残存させることなく、より確実に導体パターン上の誘電体層９を除去することができる。したがって、粘着パターン１２は、導体パターン８よりも広くなして形成することが好ましい。具体的には、導体パターン８の存在しない領域から存在する領域にかけて誘電体層９の起伏が起こる起点と粘着パターン１２の淵とが一致するように粘着パターン１２を形成すると良い。

これによって、後述する工程３において、これら複合層を複数枚積層しても、導体パターン８の存在する部位と存在しない部位とで大きな厚みの差を生じることもなく、このような積層体を焼成して電子部品を製作した場合、内部電極の変形が抑制されて電気不良やデラミネーションの発生を有効に防止することができるようになる。

次に、図３（ｃ）に示すごとく、この支持シート６上の導体パターン８及び誘電体層９の残部９’から成る複合層１６を覆うように誘電体層９と同組成のセラミックスラリーを従来周知のダイコート法等により塗布し、乾燥させセラミック層４となる層形成誘電体層１３を作製する。かかる層形成誘電体層１３の作製方法はこれに限らず、セラミックスラリーをシート形成用樹脂フィルムの主面に従来周知のダイコート法等により塗布し、乾燥して得たセラミックグリーンシートを支持シート６上の導体パターン８及び誘電体層９に加熱圧着して、このシート形成用樹脂フィルムを剥離するようにして形成してもかまわない。また、このセラミックスラリーの組成は、誘電体層と同組成としたが、適時変更して用いてもよい。

＜工程３＞
次に、図４に示す如く、工程２で得た複合層１６及び層形成誘電体層１３を複数枚準備して、これらを相互に圧着・積層し、さらに絶縁層２となる無効層１４を積層することにより積層体１５を形成する。

このような積層体１５は、例えば、６０℃の温度で加熱しながら０．９ＭＰａの圧力で仮圧着され、その後、従来周知の静水圧プレス等によって７０℃の温度、５０ＭＰａの圧力で、複合層１６及び層形成誘電体層１３を積層してなる積層物を圧着させることによって形成される。

そして、このようにして得られた積層体１５を所定形状に切断し、これらを高温で焼成する。

ここで重要なのは、積層体１５の焼成温度を、導体パターン８を形成している金属の融点よりも低く、かつ該金属の再結晶温度よりも高い温度で焼成することであり、これによって層形成誘電体層１３は積層セラミックコンデンサのセラミック層４となり、残部９’もセラミックスからなる層になり、導体パターン８は内部電極３となる。例えば、導体パターン８がニッケルから成る場合は、ニッケルの再結晶温度は５００〜５５０℃で、ニッケルの融点は１４５０℃であるため、積層体の焼成は、例えば、１３００℃の温度で行われる。

このように導体パターン８を形成する金属の融点より低い温度で焼成することにより、焼成時に導体パターン８が熔けて導体パターン８が分断されるといった不都合が確実に防止され、連続性に優れた内部電極３を形成することができる。

そして最後に、積層体の両端部に外部電極用の導体ペーストを塗布して焼成し、更にメッキ処理を施すことによって外部電極５が形成され、これによって製品としての積層セラミックコンデンサ１が完成する。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態に係る製造方法について図５を用いて説明する。尚、先に述べた第１実施形態と同様の工程については重複する説明を省略し、また、構成についても同一の参照符を付して重複する説明を省略することとする。

本実施形態が第１実施形態と異なる点は、導体パターン８上の誘電体層９の除去に吸着手段を用いるようにした点である。具体的には、まず導体パターン８と１対１に対応した多孔質膜から成る吸着パターン１７を有するフィルム１１を用意し、吸着パターン１７と導体パターンとの位置を合わせた状態で、フィルム１１をその主面が誘電体層９に接触するようにして支持シート上に配置させる。そして、フィルム１１の他主面側から真空引き等によって吸引することにより、導体パターン上の誘電体層９をフィルム側に吸着させ、しかる後、前記フィルム１１を支持シート６より引き離すことにより誘電体層９のうち導体パターン８上の部位を選択的に除去するものである。

フィルム１１側に吸着した誘電体層９は、吸引を停止することによってフィルム１１から簡単に除去できるため、このフィルム１１は、導体パターン上の誘電体層９を除去するために再利用することができる。

また、吸着手段を有するフィルム１１としては、図６に示す如く、多孔質板１８の一主面側にマスク１９を施して、導体パターン８と対応する箇所のみ多孔質板が露出するようにしてもよい。したがって、この場合は多孔質板１８の一主面側の露出部が吸着パターン１７となる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

また上述した実施形態においては、積層セラミックコンデンサを製造する場合を例にとって説明したが、積層セラミックコンデンサ以外の電子部品、例えば、インダクタ，フィルタ，回路基板等の他の電子部品を製造する場合においても本発明が適用可能であることは言うまでもない。

本発明の第１実施形態に係る製造方法によって製作した電子部品としての積層セラミックコンデンサを示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態の製造方法における工程１を模式的に示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態の製造方法における工程２を模式的に示す断面図である。本発明の第１実施形態の製造方法における工程３を模式的に示す断面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態の製造方法を模式的に示す断面図である。（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態の製造方法の他の実施例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１・・・・積層セラミックコンデンサ（電子部品）
２・・・・絶縁層
３・・・・内部電極
４・・・・セラミック層
５・・・・外部電極
６・・・・支持シート
７・・・・下地粘着層
８・・・・導体パターン
９・・・・誘電体層
９’・・・残部
１０・・・支持体
１１・・・フィルム
１２・・・粘着パターン
１３・・・層形成誘電体層
１４・・・無効層
１５・・・積層体
１６・・・マスクフィルム
１７・・・吸着パターン

Claims

支持シートの一主面側に下地粘着層を介して導体パターンを形成する工程Ａと、
前記支持シートに対して、その一主面側より、前記導体パターン及び該導体パターン間から露出する前記下地粘着層を被覆するようにして前記導体パターンと略同厚みの誘電体層を形成する工程Ｂと、
前記導体パターンと対応し、縁部が前記導体パターンの縁部よりも外方に位置するように形成されている粘着パターンもしくは吸着パターンを有したフィルムを、前記粘着パターンもしくは前記吸着パターンが前記導体パターン上の前記誘電体層に接触するようにして前記支持シート上に配置させ、しかる後、前記フィルムを前記支持シートより引き離すことによって前記誘電体層のうち前記導体パターン上の部位を選択的に除去する工程Ｃと、
前記支持シート上の前記導体パターン及び前記誘電体層の残部から成る複合層を複数積層することによって積層体を形成する工程Ｄと、
前記積層体を熱処理することによって積層電子部品を得る工程Ｅと、を含む積層電子部品の製造方法。