JP4702342B2 - 積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、セラミックグリーンシートを用いて作製される積層電子部品の製造方法に関するものである。

積層電子部品の製造方法として、第１のセラミックシートに導電体層を形成する第１の工程と、次いでこの導電体層上に第２のセラミックシートを積層し、積層セラミックシートを得る第２の工程と、この積層セラミックシートを複数枚積層して積層体を形成する第３の工程と、その後前記積層体を焼成する第４の工程とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された製造方法では、第１のセラミックシートとして、第２のセラミックシートよりも多孔度が低いセラミックシートが用いられている。
特開平１１−２６０６６５号公報

特許文献１に記載された製造方法では、上述したように、第１のセラミックシートと第２のセラミックシートとでは成分が異なっている。このため、積層セラミックシートを積層して積層体を形成する際に、積層セラミックシート間の界面を挟んで隣り合うセラミックグリーンシートの成分が異なってしまい、積層セラミックシート同士での密着性が悪く、積層ずれが生じてしまう懼れがある。また、積層セラミックシートを形成する際にも、第１のセラミックシートと第２のセラミックシートとの密着性が悪化してしまう懼れもある。積層ずれが生じると、製造された積層電子部品は、その特性に低下やばらつきが発生するといった問題を招いてしまう。

更に、特許文献１に記載された製造方法では、第１のセラミックシートと第２のセラミックシートとをそれぞれ用意する必要があり、製造工程が複雑化してしまう懼れもある。

本発明は、積層ずれが抑制された積層電子部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る積層電子部品の製造方法は、乾燥させたグリーンシートで構成される第１のシートと、上記乾燥させたグリーンシート及びその上に設けられた電極パターンで構成される第２のシートと、を形成するシート形成工程と、電極パターンを挟むように第１のシートと第２のシートとを積層して、中間シート積層体を形成する中間シート積層体形成工程と、中間シート積層体を複数積層して、シート積層体を形成する積層体形成工程と、シート積層体を焼成する焼成工程と、を有する。

本発明に係る積層電子部品の製造方法では、第１のシートと第２のシートとが、同一の乾燥させたグリーンシートで構成されるので、中間シート積層体を積層してシート積層体を形成する際に、中間シート積層体間の界面を挟んで隣り合うシートの成分が同一となる。これにより、中間シート積層体同士での密着性が向上し、積層ずれが生じるのを抑制することができる。また、中間シート積層体を形成する際にも、第１のシートと第２のシートとの密着性が向上する。

好ましくは、シート形成工程として、支持体上に設けた長尺状のグリーンシートからの切り出しにより、第２のシート同士の間に少なくとも１つの第１のシートが位置するシート列を形成し、中間シート積層体形成工程では、支持体上に形成されたシート列の並び順に第２のシート及び第１のシートを順次積層して、中間シート積層体を形成する。この場合、長尺状のグリーンシートから切り出された第１のシートと第２のシートとは同一の支持体によって搬送され、またその並び順に順次積層されるため、第１のシートと第２のシートとが別々に搬送される場合に比べて、積層体形成工程の作業の単純化や時間短縮が図られ、積層電子部品の製造の効率化が実現される。

好ましくは、支持体上に設けられたシート列のピッチが等ピッチである。この場合、第１のシートと第２のシートとが規則的に並ぶため、積層体形成工程の際の条件設定やプログラミングの簡単化が図られる。

本発明によれば、積層ずれが抑制された積層電子部品の製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

以下に示す実施形態では、積層電子部品として、積層コンデンサを例に説明する。

本実施形態に係る積層コンデンサを作製するにあたり、まずは、キャリアフィルム上にグリーンシートを形成する。すなわち、図１に示すように、繰出ローラ及び巻取ローラ（図示せず）によって搬送されている長尺状のキャリアフィルム（支持体）１０の主面１０ａ上に、未乾燥状態のセラミックグリーンシート１２を塗布形成する。図１は、本実施形態に係るセラミックグリーンシートを示した図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。

セラミックグリーンシート１２は、セラミック粉体のスラリー１４によって構成され、ドクターブレード装置１６を用いて形成する。そして、キャリアフィルム１０上のセラミックグリーンシート１２を、所定の乾燥工程により乾燥させて、厚さが所望の値（本実施形態では、３４μｍ）に設定されたグリーンシート１８を形成する。その後、得られたグリーンシート１８を、一旦、キャリアフィルム１０ごと巻取ローラにて巻き取る。

なお、グリーンシート１８の形成に先立ち、シート条件決定工程として、所望の耐電圧特性に基づき、グリーンシート１８のシート厚さ及び後述するシート数が決定される。以下の説明においては、シート条件決定工程において決定されたシート厚さが３４μｍ、シート数が１として説明を進める。

続いて、以上のようにして形成したグリーンシート１８上に、所定の電極パターンを印刷形成する。すなわち、図２に示すように、繰出ローラ及び巻取ローラ（図示せず）によって搬送されるキャリアフィルム１０上のグリーンシート１８の表面領域のうち、四角形状の電極形成領域１８ａにのみ、電極パターン２０をスクリーン印刷により形成する。この電極パターン２０は、本実施形態に係る製造方法によって得られる積層コンデンサの内部電極となるものであり、例えばＣｕ、Ａｇ等の導体で構成されている。図２は、本実施形態に係るグリーンシート及び電極パターンを示した図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。

グリーンシート１８の表面領域には、上記電極形成領域１８ａの他に、この電極形成領域１８ａと同一寸法形状であり、電極パターン２０が形成されないブランク領域１８ｂがある。そして、この電極形成領域１８ａとブランク領域１８ｂとが、グリーンシート１８の搬送方向（図のＸ方向）に関して交互に並んでいる。また、隣り合う電極形成領域１８ａとブランク領域１８ｂとは、一定間隔ｄだけ離間した状態で並んでいる。そのため、グリーンシート１８には、一対の電極形成領域１８ａとブランク領域１８ｂとが、一定のピッチＰ１で周期的に並んでいる。

電極形成領域１８ａとブランク領域１８ｂとを一定のピッチＰ１で周期的に形成する方法としては、（ａ）グリーンシート１８上に位置決めマークを設けて、その位置決めマークを基準にしてブランク領域１８ｂの分だけ空送りする方法、（ｂ）搬送のタイミングを制御することにより位置決めマークを用いずに空送りする方法、（ｃ）スクリーン印刷に用いるスクリーンパターンに、１ピッチ分のパターン（すなわち、隣り合う一対の電極形成領域１８ａ及びブランク領域１８ｂの両領域に対応するパターン）を用いる方法などを利用することができる。

次に、図３に示すように、上述した電極形成領域１８ａ及びブランク領域１８ｂの外縁（図２の一点鎖線）に沿って、グリーンシート１８を切断する。切断には、ブレードカッターやローラカッター等の切断手段を用いることができる。それにより、乾燥されたグリーンシート１８から、電極形成領域１８ａに対応する電極シート（第２のシート）２２Ａと、ブランク領域１８ｂに対応するブランクシート（第１のシート）２２Ｂと、が切り出される。図３は、本実施形態に係るシート列を示した図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は断面図である。

以上で説明した手順から明らかなように、電極シート２２Ａはグリーンシート１８及びその上に設けられた電極パターン２０で構成され、ブランクシート２２Ｂはグリーンシート１８で構成される。また、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとの位置関係が、上述した電極形成領域１８ａとブランク領域１８ｂとの位置関係と同様であることはいうまでもない。すなわち、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとは、グリーンシート１８の搬送方向（図のＸ方向）に関して交互に並び、また、隣り合う電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとは一定間隔ｄだけ離間した状態で並び、そのため、キャリアフィルム１０上には、一対の電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとが等ピッチＰ１で周期的に並んだシート列２４が形成される。

以上で、本実施形態におけるシート形成工程が完了する。

次に、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂを積層して中間シート積層体を形成する（中間シート積層体形成工程）。具体的には、キャリアフィルム１０上に形成された上記シート列２４の並び順に電極シート２２Ａ及びブランクシート２２Ｂを順次積層することにより、図４（ａ）に示す中間シート積層体２６を形成する。

シート列２４においては、電極シート２２Ａ及びブランクシート２２Ｂが、搬送方向に沿って電極シート２２Ａ、ブランクシート２２Ｂの順に並んで１ピッチ（Ｐ１）が構成されているため、電極シート２２Ａ及びブランクシート２２Ｂを１ピッチ分だけキャリアフィルム１０から剥がして順次積層した場合には、図４（ａ）に示すように、２枚のグリーンシート１８が電極パターン２０を挟むように積層された中間シート積層体２６が得られる。すなわち、中間シート積層体２６では、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとが、電極パターン２０を挟むように積層されている。

次に、複数の中間シート積層体２６を積層してシート積層体を形成する（シート積層体形成工程）。具体的には、中間シート積層体２６を、ブランクシート２２Ｂと電極シート２２Ａとが隣り合うように、順次積層することにより、図４（ｂ）に示すシート積層体２８を形成する。シート積層体２８の上下には、上述したグリーンシート１８と同じ材料で構成された保護シート（図示せず）が積層されている。シート積層体２８においては、上述したシート条件決定工程において決定されたシート数（１枚）に応じて、電極シート２２Ａ同士の間に１枚のブランクシート２２Ｂが介在していると共に、電極パターン２０同士の間には２枚のグリーンシート１８が介在している。図４は、本実施形態に係る中間シート積層体及びシート積層体を示した図であり、（ａ）は中間シート積層体の断面図であり、（ｂ）はシート積層体の断面図である。

そして、このシート積層体２８を、所定のサイズに切断して積層体チップ３２とした後、図５に示すように脱脂／焼成装置３４によって脱脂処理及び焼成処理をおこなう。最後に、得られた焼結体に所定の外部接続端子を公知の方法（例えば、ペースト塗布及び焼き付け）により形成することで、積層コンデンサ３６の作製が完了する。図５は、本実施形態に係る積層コンデンサの製造方法における焼成工程を示した図である。

以上のように、本実施形態よれば、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとが、同一の乾燥させたグリーンシート１８で構成されるので、中間シート積層体２６を積層してシート積層体２８を形成する際に、中間シート積層体２６間の界面を挟んで隣り合うシート２２Ａ，２２Ｂの成分が同一となる。これにより、中間シート積層体２６同士での密着性が向上し、シート積層体２８を形成する際に積層ずれが生じるのを抑制することができる。また、中間シート積層体２６を形成する際にも、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂの密着性が向上する。

本実施形態においては、長尺状のグリーンシート１８から切り出された電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとは同一のキャリアフィルム１０によって搬送され、またその並び順に順次積層される。そのため、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとが別々に搬送される場合に比べて、シート積層体２８を形成する際の作業の単純化や時間短縮が図られる。それにより、積層コンデンサ３６を効率よく作製することができる。

その上、キャリアフィルム１０上に設けられたシート列２４のピッチが等ピッチ（すなわち、同じ間隔ｄだけ隔てて規則的に並んでいる）ため、積層コンデンサ３６を積層する装置の各種の条件設定やプログラミングの簡単化が実現されている。

ところで、本実施形態では、積層コンデンサ３６を作製する過程において、電極シート２２Ａ同士の間にブランクシート２２Ｂが介在するシート積層体２８Ａが形成される。そのため、電極シート２２Ａだけを用いて作製されたシート積層体に比べて、電極パターン２０の間のグリーンシート厚さが２倍になっている。このようなグリーンシート厚さの増大により、積層コンデンサ３６においては、耐電圧特性の向上が実現されている。

本発明者等は、電極パターン２０間に２層のグリーンシート１８を介在させた場合、単に２倍厚さの１層のグリーンシートを用いた場合に比べて、積層コンデンサの耐電圧特性の向上により効果的であることを新たに見出した。これは、１層のグリーンシートを用いる場合にはその厚さ方向に欠陥が容易に伝播しやすいのに対し、複数層のグリーンシートを用いた場合にはそのような欠陥の伝播がシート界面において有意に阻止されるためであると考えられる。その上、上下に重なるグリーンシート１８では、内在する欠陥の位置がズレやすく欠陥が同じ位置にある確率が低いため、耐電圧特性の向上に有効であると考えられる。

乾燥させたグリーンシート１８の上に、さらにスラリー状のセラミックグリーンシート１２を塗布して、グリーンシート厚さを増大させる方法（いわゆる、二度塗り）も考えられるが、この場合には、セラミックグリーンシート１２中の溶剤が下のグリーンシート１８にダメージを与える現象（いわゆる、シートアタック）が生じ、得られる積層コンデンサの耐電圧特性が劣化してしまう。一方、上述した実施形態においては、電極シート２２Ａを構成するグリーンシート１８及びブランクシート２２Ｂを構成するグリーンシート１８はいずれも乾燥したものを用いるため、これらを重ねた場合にはシートアタックは生じず、耐電圧特性の劣化が免れる。

上述した実施形態においては、シート条件決定工程として、グリーンシート１８のシート厚さと、シート積層体２８における電極シート２２Ａ同士の間に位置するブランクシート２２Ｂのシート数（以下、介在シート数と称す。）と、が、所望する積層コンデンサ３６の耐電圧特性に基づいて最適値（シート厚さ：３４μｍ、介在シート数：１枚）に決定されている。そのため、所望の耐電圧特性を得るために、グリーンシート１８のシート厚さ及びシート積層体２８における介在シート数を不必要に増大させることが避けられ、所望の耐電圧特性を有する積層コンデンサ３６を製造コストを抑えて効率よく作製することができる。

上記シート積層体２８の介在シート数（電極シート２２Ａ間に介在するブランクシート２２Ｂの枚数）は、以下のやり方によって簡単に変更することができる。以下、図６及び図７を参照しつつ、介在シート数を２枚にする方法について説明する。すなわち、以下の実施形態においては、シート条件決定工程において、所望の耐電圧特性に基づき、シート積層体２８の介在シート数が２に決定された態様である。図６は、図３とは異なるシート列を示した図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）は断面図である。図７は、図４とは異なる中間シート積層体及びシート積層体を示した図であり、（ａ）はその中間シート積層体の断面図であり、（ｂ）はシート積層体の断面図である。

この態様においても、上述した製造方法と同様に、グリーンシート１８上に所定の電極パターンが印刷形成されると共に、シート形成工程として電極形成領域１８ａ及びブランク領域１８ｂの外縁に沿ってグリーンシート１８が切断される。それにより、キャリアフィルム１０上に、図６に示したシート列２４Ａが形成される。このシート列２４Ａにおいては、１枚の電極シート２２Ａと２枚のブランクシート２２Ｂとが、電極シート２２Ａ、ブランクシート２２Ｂ及びブランクシート２２Ｂの順に並んでおり、３枚１組のシート群が等ピッチＰ２で周期的に並んでいる。

そして、上述した製造方法と同様の手順により中間シート積層体を形成する。具体的には、キャリアフィルム１０上に形成された上記シート列２４Ａの並び順に電極シート２２Ａ及びブランクシート２２Ｂを順次積層することにより、図７（ａ）に示す中間シート積層体２６Ａを形成する。

シート列２４Ａにおいては、電極シート２２Ａ及びブランクシート２２Ｂが、搬送方向に沿って電極シート２２Ａ、ブランクシート２２Ｂ、ブランクシート２２Ｂの順に並んで１ピッチ（Ｐ１）が構成されているため、電極シート２２Ａ及びブランクシート２２Ｂを１ピッチ分だけキャリアフィルム１０から剥がして順次積層した場合には、図７（ａ）に示すように、２段重ねのグリーンシート１８と一枚のグリーンシート１８とが電極パターン２０を挟むように積層された中間シート積層体２６Ａが得られる。すなわち、中間シート積層体２６Ａでは、電極シート２２Ａと２段重ねのブランクシート２２Ｂとが、電極パターン２０を挟むように積層されている。

次に、複数の中間シート積層体２６Ａを積層してシート積層体を形成する。具体的には、中間シート積層体２６Ａを、ブランクシート２２Ｂと電極シート２２Ａとが隣り合うように、順次積層することにより、図７（ｂ）に示すシート積層体２８Ａを形成する。シート積層体２８Ａの上下には、上述したグリーンシート１８と同じ材料で構成された保護シート（図示せず）が積層されている。シート積層体２８Ａにおいては、上述したシート条件決定工程において決定されたシート数（２枚）に応じて、電極シート２２Ａ同士の間に２枚のブランクシート２２Ｂが介在していると共に、電極パターン２０同士の間には３枚のグリーンシート１８が介在している。

すなわち、キャリアフィルム１０上に設けられたシート列２４，２４Ａにおける電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとの配列を変更することで、シート積層体２８の介在シート数の増減を容易におこなうことができ、必要に応じて、この介在シート数の変更をおこなう。

その後、シート積層体２８Ａを、所定のサイズに切断して積層体チップとした後、図５に示すように脱脂／焼成装置３４によって脱脂処理及び焼成処理をおこなう。最後に、得られた焼結体に所定の外部接続端子を公知の方法（例えば、ペースト塗布及び焼き付け）により形成することで、積層コンデンサの作製が完了する。

上述した方法においても、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂとが、同一の乾燥させたグリーンシート１８で構成されるので、中間シート積層体２６Ａを積層してシート積層体２８Ａを形成する際に、中間シート積層体２６Ａ間の界面を挟んで隣り合うシート２２Ａ，２２Ｂの成分が同一となる。これにより、中間シート積層体２６Ａ同士での密着性が向上し、シート積層体２８Ａを形成する際に積層ずれが生じるのを抑制することができる。また、中間シート積層体２６Ａを形成する際にも、電極シート２２Ａとブランクシート２２Ｂの密着性が向上する。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、積層電子部品は、積層コンデンサに限らず、例えば、積層型の圧電チップ部品やチップバリスタ部品などの種々の電子部品であってもよい。

本実施形態に係るセラミックグリーンシートを示した図である。 本実施形態に係るグリーンシート及び電極パターンを示した図である。 本実施形態に係るシート列を示した図である。 本実施形態に係る中間シート積層体及びシート積層体を示した図である。 本実施形態に係る積層コンデンサの製造方法における焼成工程を示した図である。 図３とは異なるシート列を示した図である。 図４とは異なる中間シート積層体及びシート積層体を示した図である。

符号の説明

１０…キャリアフィルム、１２…セラミックグリーンシート、１８…グリーンシート、２０…電極パターン、２２Ａ…電極シート、２２Ｂ…ブランクシート、２４，２４Ａ…シート列、２６，２６Ａ…中間シート積層体、２８，２８Ａ…シート積層体、３２…積層体チップ、３６…積層コンデンサ、Ｐ１，Ｐ２…ピッチ。

Claims (2)

1. 操出ローラ及び巻取ローラによって搬送されている長尺状の支持体上に乾燥させた長尺状のグリーンシートを形成する工程と、
   前記長尺状のグリーンシートの表面領域には、電極パターンが形成される電極形成領域と前記電極形成領域と同一寸法形状であり且つ前記電極パターンが形成されないブランク領域とが前記長尺状のグリーンシートの搬送方向に一定ピッチで周期的に並んでおり、操出ローラ及び巻取ローラによって搬送される前記長尺状のグリーンシートの前記電極形成領域上のみに前記電極パターンを形成する工程と、
   前記長尺状のグリーンシートを切断して、前記ブランク領域に対応する乾燥させたグリーンシートで構成される第１のシートと、前記電極形成領域に対応する乾燥させたグリーンシート及びその上に設けられた電極パターンで構成される第２のシートと、を形成するシート形成工程と、
   前記電極パターンを挟むように前記第１のシートと前記第２のシートとを積層して、中間シート積層体を形成する中間シート積層体形成工程と、
   前記中間シート積層体を複数積層して、シート積層体を形成する積層体形成工程と、
   前記シート積層体を焼成する焼成工程と、
   を有する、積層電子部品の製造方法。
2. 前記シート形成工程では、前記第２のシート同士の間に少なくとも１つの前記第１のシートが位置するシート列を形成し、
   前記中間シート積層体形成工程では、前記支持体上に形成された前記シート列の並び順に前記第２のシート及び第１のシートを順次積層して、前記中間シート積層体を形成する、請求項１に記載の積層電子部品の製造方法。

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