JP4670705B2 - 電極段差吸収ペースト及びセラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極段差吸収ペースト及びセラミック電子部品の製造方法に関する。

積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品を製造する工程には、所定の導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数層重ねた積層体を作製する工程が含まれる。このような技術として、例えば特許文献１に記載のセラミック電子部品の製造方法がある。この従来のセラミック電子部品の製造方法では、金属薄膜（導電パターン部分）を含む樹脂層上にセラミック粉末分散層を形成してなるセラミックグリーンシートをベースフィルム上に形成した後、ベースフィルムを剥離しながらセラミックグリーンシートを順次積層している。
特開２００４−８７８２３号公報

上述したようなセラミックグリーンシートを順次積層する際には、セラミックグリーンシート上の導電パターンは、当該セラミックグリーンシートに積層されるセラミックグリーンシートの裏側に密着させられる。ところが、従来では、電極段差吸収パターン自体の接着性については十分な考慮がなされていなかった。そのため、セラミックグリーンシートを積層してベースフィルムを剥離しようとする際に、ベースフィルム上に導電パターンとグリーンシートとが残ってしまう不良（剥離不良）が生じるおそれがあった。このような剥離不良は、セラミックグリーンシートの表面を占める電極段差吸収パターンの面積が大きくなる程顕著に発生する。

電極段差吸収パターン自体の接着性を高めるためには、電極段差吸収パターンを形成する電極段差吸収ペーストの軟化点を下げることが有効である。しかしながら、電極段差吸収ペーストの軟化点を下げることのみを追及すると、電極段差吸収パターンの裏写り不良が新たに問題となる。例えば、電極段差吸収パターンを形成したグリーンシートを、保管等の目的のためにベースフィルムごと巻き取るような場合、ベースフィルムの裏側に電極段差吸収パターンが貼り付いてしまうことがある。そこで、電極段差吸収ペーストの接着性を好適化し、セラミックグリーンシートからベースフィルムを剥離する際の剥離不良、及び電極段差吸収パターンの裏写りを効果的に抑制できる技術が望まれていた。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、セラミックグリーンシートからベースフィルムを剥離する際の剥離不良を効果的に抑制できる電極段差吸収ペースト、及びこのような電極段差吸収ペーストを用いた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。

上記課題の解決のため、本発明に係る電極段差吸収ペーストは、セルロース樹脂、アクリル樹脂、及びブチラール樹脂のいずれか一種を主成分とするバインダと、アルキド樹脂と、可塑剤と、セラミック粉末とを含有することを特徴としている。

この電極段差吸収ペーストでは、セラミック粉末及びバインダに加えて、アルキド樹脂と可塑剤とを併せて含有させたことにより、電極段差吸収ペーストの樹脂強度を十分に確保しつつ軟化点の調整を行うことが可能となる。したがって、この電極段差吸収ペーストの軟化点を、例えばセラミックグリーンシートの仮圧着時の温度以下に下げることにより、電極段差吸収パターン自体に十分な接着性を持たせることが可能となる。これにより、セラミックグリーンシートと、このセラミックグリーンシートに積層されるセラミックグリーンシート上の導電パターンとの接着性が向上し、セラミックグリーンシートからベースフィルムを剥離する際の剥離不良を効果的に抑制できる。また、バインダの主成分として、セルロース樹脂、アクリル樹脂、及びブチラール樹脂のいずれか一種を用いることで、アルキド樹脂との優れた相溶性が確保される。

また、可塑剤の含有率が、アルキド樹脂の全体積を基準として、５０体積％〜２００体積％であることが好ましく、可塑剤の含有率が、バインダの主成分の全体積を基準として、１０体積％〜２００体積％であることも好ましい。この範囲では、電極段差吸収ペーストの接着力が好適なものとなり、ベースフィルムの剥離不良を一層確実に抑制できる。

また、アルキド樹脂の含有率が、バインダの主成分の全体積を基準として、１０体積％〜１００体積％であることも好ましい。この場合、電極段差吸収ペーストに良好なハンドリング性を持たせることができる。また、アルキド樹脂の含有率が、バインダの主成分の全体積を基準として、２５体積％〜５０体積％であることもより好ましい。

また、バインダの主成分の含有率が、セラミック粉末の全体積を基準として、５体積％〜１００体積％であることも好ましい。これにより、電極段差吸収ペーストを乾燥して得られる電極段差吸収パターンの強度を十分に確保できる。

本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、ベースフィルム上に形成したセラミックグリーンシートを複数枚用意し、セラミックグリーンシートの表面に、上述した電極段差吸収ペーストを塗布して所定の電極段差吸収パターンをそれぞれ形成する工程と、電極段差吸収ペーストを乾燥させ、電極段差吸収パターンをセラミックグリーンシートの表面に定着させる工程と、セラミックグリーンシートと、次に積層するセラミックグリーンシートとを重ね合わせた後、セラミックグリーンシートからベースフィルムを剥離する工程を繰り返し、セラミックグリーンシートの積層体を形成する工程と、積層体を所定の温度で焼成する工程とを備えたことを特徴としている。

このセラミック電子部品の製造方法では、セラミック粉末及びバインダに加え、電極段差吸収ペーストにアルキド樹脂と可塑剤とを併せて含有させたことにより、電極段差吸収ペーストの樹脂強度を十分に確保しつつ軟化点の調整を行うことが可能となる。したがって、この電極段差吸収ペーストの軟化点を、例えばセラミックグリーンシートの仮圧着時の温度以下に下げることにより、電極段差吸収パターン自体に十分な接着性を持たせることが可能となる。これにより、セラミックグリーンシートと、このセラミックグリーンシートに積層されるセラミックグリーンシート上の電極段差吸収パターンとの接着性が向上し、セラミックグリーンシートからベースフィルムを剥離する際の剥離不良を効果的に抑制できる。

以上説明したように、本発明に係る電極段差吸収ペースト及びセラミック電子部品の製造方法によれば、セラミックグリーンシートからベースフィルムを剥離する際の剥離不良を効果的に抑制できる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る電極段差吸収ペースト及びセラミック電子部品の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法の一実施形態によって製造されるセラミックコンデンサの構成を示す斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、セラミックコンデンサ１は、略直方体形状をなす素子部２と、素子部２の長手方向の両端部に形成された１対の端子電極３，３とを備えている。

素子部２は、図２に示すように、誘電体層４と内部電極層５とが交互に積層されて構成されている。このような素子部２は、図３に示すように、矩形の内部電極層５が形成された誘電体層４を順次積層することによって形成される。また、素子部２の積層方向の両端には、内部電極層５が形成されていない誘電体層６が保護層としてそれぞれ積層されている。なお、図２では簡略化されているが、誘電体層４は、実際には約３００層程度積層されている。

上下に隣り合う内部電極層５，５同士は、一定の面積で対向していると共に、誘電体層４によって互いに電気的に絶縁されている。また、内部電極層５，５は、誘電体層４の端まで延在し、互いに異なる一方の端子電極３，３に電気的に接続されている。したがって、端子電極３，３に所定の電圧を印加すると、上下で対向する内部電極層５，５間に、対向面積に比例する電荷が蓄えられる。

次に、上述した構成を有するセラミックコンデンサ１の製造方法について説明する。

セラミックコンデンサ１を製造するにあたり、まず、図４（ａ）に示すように、ベースフィルム１０と、セラミックグリーンシート２０の形成に用いる誘電体ペースト３０とを準備する。ベースフィルム１０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）のような可撓性を有する樹脂によって形成されている。

また、誘電体ペースト３０は、例えばＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体粉末と、ブチラール樹脂を主成分とする有機バインダとを混合してスラリー化したものが用いられる。この誘電体ペースト３０をベースフィルム１０上に塗布し、例えばドクターブレード法によって誘電体ペースト３０をシート状に成形した後、適宜乾燥することにより、同図に示すように、ベースフィルム１０上にセラミックグリーンシート２０を形成する。このとき、同様の手順により、誘電体層６（図２参照）用のセラミックグリーンシート２０も別途形成する。

次に、導電パターン４０の形成に用いる導電性ペースト５０を準備する。この導電性ペースト５０は、例えばＮｉ粉末（導電性粉末）を、エチルセルロース（セルロース系樹脂）を主成分とするバインダ、及び例えばターピネオールなどの有機溶剤に分散させてペースト状にしたものである。この導電性ペースト５０において、エチルセルロースの含有率は、Ｎｉ粉末の全体積を基準として、５体積％〜１００体積％となっており、好ましくは２０体積％〜５０体積％となっている。

また、導電性ペースト５０は、上述したＮｉ粉末、バインダ、及び有機溶剤に加えて、アルキド樹脂と可塑剤とを更に含有している。アルキド樹脂は、バインダの主成分であるエチルセルロースとの間で優れた相溶性を有しており、例えばフタルキッド（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いることができる。また、可塑剤としては、例えばフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルを用いることが好ましく、その他、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ブチルブチレングリコール、フタル酸ジドデシル、フタル酸ベンジルブチル、セバシン酸ジブチル等を用いることができる。

可塑剤の含有率は、アルキド樹脂の全体積を基準として、５０体積％〜２００体積％となっている。また、可塑剤の含有率は、エチルセルロースの全体積を基準として、１０体積％〜２００体積％となっており、好ましくは３０体積％〜１５０体積％となっている。一方、アルキド樹脂の含有率は、エチルセルロースの全体積を基準として、１０体積％〜１００体積％となっており、好ましくは２５体積％〜５０体積％となっている。

このような導電性ペースト５０を、図４（ｂ）に示すように、例えばスクリーン印刷によってセラミックグリーンシート２０上に矩形に印刷する。そして、この導電性ペースト５０を適宜乾燥させることにより、導電パターン４０をセラミックグリーンシート２０に定着させる。

セラミックグリーンシート２０上において、導電パターン４０を形成しない部分には、電極段差吸収ペースト７０を印刷して適宜乾燥させることにより、電極段差吸収層６０を形成する。

電極段差吸収ペースト７０は、例えばＢａＴｉＯ_３を主成分とする誘電体粉末（セラミック粉末）を、エチルセルロース（セルロース系樹脂）を主成分とするバインダ、及び例えばターピネオールなどの有機溶剤に分散させてペースト状にしたものである。この電極段差吸収ペースト７０において、エチルセルロースの含有率は、誘電体粉末の全体積を基準として、５体積％〜１００体積％となっており、好ましくは２０体積％〜５０体積％となっている。

また、電極段差吸収ペースト７０は、上述した誘電体粉末、バインダ、及び有機溶剤に加えて、アルキド樹脂と可塑剤とを更に含有している。アルキド樹脂は、バインダの主成分であるエチルセルロースとの間で優れた相溶性を有しており、例えばフタルキッド（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いることができる。また、可塑剤としては、例えばフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルを用いることが好ましく、その他、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ブチルブチレングリコール、フタル酸ジドデシル、フタル酸ベンジルブチル、セバシン酸ジブチル等を用いることができる。

可塑剤の含有率は、アルキド樹脂の全体積を基準として、５０体積％〜２００体積％となっている。また、可塑剤の含有率は、エチルセルロースの全体積を基準として、１０体積％〜２００体積％となっており、好ましくは３０体積％〜１５０体積％となっている。一方、アルキド樹脂の含有率は、エチルセルロースの全体積を基準として、５体積％〜２００体積％となっており、好ましくは２０体積％〜１００体積％となっている。

尚、バインダとしては、セルロース樹脂の他、アクリル樹脂やブチラール樹脂を用いても良い。

以下、同様の手順を繰り返し、導電パターン４０を有するセラミックグリーンシート２０を順次作製する。

次に、図４（ｃ）に示すように、セラミックグリーンシート２０の裏面側からベースフィルム１０を剥離する。そして、図５（ａ）に示すように、ベースフィルム１０を剥離したセラミックグリーンシート２０の裏面と、次に積層されるセラミックグリーンシート２０の導電パターン４０とが密着するようにして、セラミックグリーンシート２０，２０を重ね合わせる。セラミックグリーンシート２０，２０を重ね合わせた後、図５（ｂ）に示すように、下層のセラミックグリーンシート２０からベースフィルム１０を剥離する。以下、同様の手順を繰り返し、セラミックグリーンシート２０を順次積層する。

セラミックグリーンシート２０の積層が完了した後、誘電体層６用のセラミックグリーンシート２０を積層方向の両端面にそれぞれ積層すると、図６に示すように、セラミックグリーンシート２０，２０の積層体８０が完成する。そして、この積層体８０をプレス圧着した後チップ化し、チップ化した積層体８０を焼成する。これにより、図１〜図２に示したセラミックコンデンサ１の素子部２が得られる。そして、素子部２の両端部に端子電極３，３をそれぞれ形成し、この端子電極３，３に所定のめっき処理を施すことにより、セラミックコンデンサ１が完成する。

以上説明したように、このセラミック電子部品の製造方法では、誘電体粉末及びバインダに加え、電極段差吸収ペースト７０にアルキド樹脂と可塑剤とを併せて含有させている。そのため、電極段差吸収ペースト７０の樹脂強度を十分に確保しつつ軟化点の調整を行うことが可能となる。

したがって、この電極段差吸収ペースト７０の軟化点を、例えばセラミックグリーンシート２０の仮圧着時の温度（約５０℃〜約１５０℃）以下に下げることにより、電極段差吸収パターン６０自体に十分な接着性を持たせることができる。これにより、セラミックグリーンシート２０と、このセラミックグリーンシート２０に積層されるセラミックグリーンシート２０上の電極段差吸収パターン６０との接着性が向上し、セラミックグリーンシート２０からベースフィルム１０を剥離する際の剥離不良を効果的に抑制できる。また、バインダの主成分として、エチルセルロースを用いることで、アルキド樹脂との優れた相溶性が確保されている。

また、電極段差吸収ペースト７０において、エチルセルロースの含有率は、誘電体粉末の全体積を基準として、５体積％〜１００体積％となっている。これにより、電極段差吸収ペーストを乾燥して得られる電極段差吸収パターンの強度を十分に確保できる。一方、アルキド樹脂の含有率は、エチルセルロースの全体積を基準として、５体積％〜２００体積％となっている。かかる範囲でアルキド樹脂を含有させることにより、ハンドリング性が良好となる。

さらに、可塑剤の含有率は、アルキド樹脂の全体積を基準として、５０体積％〜２００体積％となっており、エチルセルロースの全体積を基準として、１０体積％〜２００体積％となっている。これにより、電極段差吸収ペースト７０の接着力が好適なものとなり、ベースフィルム１０の剥離不良の発生を一層確実に抑制できる。

続いて、上述した電極段差吸収ペーストを用いたセラミック電子部品の製造方法において、ベースフィルムを剥離する際の剥離不良を抑制する効果を検証するために行った実験について説明する。

本実験は、誘電体粉末、バインダ、アルキド樹脂、及び可塑剤をそれぞれ含有する試験用の電極段差吸収ペーストについて各材料の含有率を変化させ、電極段差吸収ペーストの接着力と、この電極段差吸収ペーストを用いて電極段差吸収パターンを形成した場合におけるベースフィルムの剥離不良の発生の有無とを検証したものである。

誘電体粉末にはＢａＴｉＯ_３粉末を用い、バインダの主成分にはエチルセルロースを用いた。また、アルキド樹脂にはフタルキッド（日立化成工業株式会社製、商品名）を用い、可塑剤にはフタル酸ジオクチルを用いた。そして、ＢａＴｉＯ_３粉末の含有率を基準（１００体積％）とした場合に、エチルセルロースの含有率を３体積％〜１５０体積％の範囲で変化させた。また、フタルキッドの含有率を１．０５体積％〜８７．５％の範囲で変化させ、フタル酸ジオクチルの含有率を１．７５体積％〜１５０体積％の範囲で変化させた。

図７は、その実験結果を示す図である。図７に示すように、エチルセルロースの含有率がＢａＴｉＯ_３粉末の全体積の５体積％〜１００体積％の範囲では、約５０Ｎ〜約２００Ｎの接着力が得られ、剥離不良の発生は生じなかった（図７上段参照）。また、エチルセルロースの含有率及びフタル酸ジオクチルの含有率をＢａＴｉＯ_３粉末の全体積の３５体積％に固定した場合、フタルキッドの含有率がＢａＴｉＯ_３粉末の全体積の１．７５体積％〜７０体積％（エチルセルロースの全体積の５体積％〜２００体積％）の範囲では、約７０Ｎ〜約１７０Ｎの接着力が得られ、剥離不良の発生は生じなかった（図７中段参照）。

そして、エチルセルロースの含有率をＢａＴｉＯ_３粉末の全体積の３５体積％に固定し、フタルキッドの含有率をＢａＴｉＯ_３粉末の全体積の１７．５体積％に固定した場合、フタル酸ジオクチルの含有率がＢａＴｉＯ_３粉末の全体積の３．５体積％〜７０体積％（エチルセルロースの全体積の１０体積％〜２００体積％）の範囲では、約８０Ｎ〜約１３０Ｎの接着力が得られ、剥離不良の発生は生じなかった（図７下段参照）。

これらの結果から、誘電体粉末及びエチルセルロースを主成分とするバインダに、アルキド樹脂と可塑剤とを更に含有させ、これらの材料の含有率を規定した本発明に係る電極段差吸収ペーストが、ベースフィルムの剥離不良の発生を効果的に抑制できることが確認できた。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、電極段差吸収パターン６０を有するセラミックグリーンシート２０を順次積層して積層体８０を形成しているが、素子部２における内部電極層５，５間の間隔を調整するため、セラミックグリーンシート２０，２０の間に、電極段差吸収パターン６０を形成していないセラミックグリーンシートを適宜積層してもよい。

また、上述した実施形態では、導電性ペースト５０の導電性粉末としてＢａＴｉＯ_３粉末を用いているが、ＢａＴｉＯ_３粉末の他、ＣａＴｉＯ_３，ＳｒＴｉＯ_３等を用いることができる。さらに、上記実施形態では、アルキド樹脂との相溶性を考慮して、バインダの主成分としてセルロース樹脂を用いているが、バインダの主成分にはアクリル樹脂やブチラール樹脂を用いることもできる。

本発明の一実施形態に係るセラミック電子部品の製造方法によって製造されるセラミックコンデンサの構成を示す斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 各誘電体層に形成される内部電極層の構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るセラミック電子部品の製造方法を示す図である。 図４の後続の工程を示す図である。 図５の後続の工程を示す図である。 本実施形態に係る電極段差吸収ペーストによるベースフィルムの剥離不良の発生の抑制効果を実証した実験の実験結果を示す図である。

符号の説明

１…セラミックコンデンサ、１０…ベースフィルム、２０…セラミックグリーンシート、４０…導電パターン、５０…導電性ペースト、６０…電極段差吸収パターン、７０…電極段差吸収ペースト、８０…積層体。

Claims (6)

1. セルロース樹脂、アクリル樹脂、及びブチラール樹脂のいずれか一種を主成分とするバインダと、アルキド樹脂と、可塑剤と、セラミック粉末とを含有し、
   前記可塑剤の含有率が、前記アルキド樹脂の全体積を基準として、５０体積％〜２００体積％であり、
   前記可塑剤の含有率が、前記バインダの主成分の全体積を基準として、１０体積％〜２００体積％である電極段差吸収ペースト。
2. 前記アルキド樹脂の含有率が、前記バインダの主成分の全体積を基準として、１０体積％〜１００体積％である請求項１に記載の電極段差吸収ペースト。
3. 前記バインダの主成分の含有率が、前記セラミック粉末の全体積を基準として、５体積％〜１００体積％である請求項１又は２に記載の電極段差吸収ペースト。
4. 前記可塑剤が、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ブチルブチレングリコール、フタル酸ジドデシル、フタル酸ベンジルブチル、又はセバシン酸ジブチルである請求項１〜３のいずれか一項記載の電極段差吸収ペースト。
5. ベースフィルム上に形成したセラミックグリーンシートを複数枚用意し、前記セラミックグリーンシートの表面に、請求項１〜４のいずれか一項記載の電極段差吸収ペーストを塗布して所定の電極段差吸収パターンをそれぞれ形成する工程と、
   前記電極段差吸収ペーストを乾燥させ、前記電極段差吸収パターンを前記セラミックグリーンシートの表面に定着させる工程と、
   前記セラミックグリーンシートと、次に積層するセラミックグリーンシートとを重ね合わせた後、前記セラミックグリーンシートから前記ベースフィルムを剥離する工程を繰り返し、前記セラミックグリーンシートの積層体を形成する工程と、
   前記積層体を所定の温度で焼成する工程とを備えたセラミック電子部品の製造方法。
6. 前記セラミックグリーンシートの表面に、アルキド樹脂と可塑剤とを含む導電性ペーストを用いて導電パターンを形成する工程を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載のセラミック電子部品の製造方法。

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