JP4715921B2 - 積層型セラミック電子部品の製造方法及び積層型セラミック電子部品 - Google Patents
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Description
本発明は、積層型セラミック電子部品の製造方法、特に、キャリアフィルムに支持されたセラミックグリーンシートを積層する積層型セラミック電子部品の製造方法及び積層型セラミック電子部品に関する。
積層型セラミック電子部品の製造方法として、例えば、特許文献１に記載の方法が知られている。この方法は、積層ずれを防止するために、積層支持台上に表面が粗面である上質紙を載置し、キャリアフィルムに支持されたセラミックグリーンシートを積層していく。
しかしながら、この製造方法は、セラミックグリーンシートの表面が平滑なため、上質紙と第１層目のセラミックグリーンシートとの密着性が十分ではない。そのため、第１層目のセラミックグリーンシートを積層した後、セラミックグリーンシートを支持するキャリアフィルムを剥離する時に、上質紙と第１層目のセラミックグリーンシートとが剥離して、上質紙と第１層目のセラミックグリーンシートとの間に泡かみが発生する場合があった。泡かみとは、シートとシートとの間に入り込んだ空気のことである。この結果、空気が入り込んだ箇所が盛り上がるので、その上に積層されるセラミックグリーンシートや内部電極が変形し、ショート不良が生じるなどの問題点があった。
特開平６−２３１９９６号公報
そこで、本発明の目的は、第１層目のセラミックグリーンシートの泡かみの発生を防止することができる積層型セラミック電子部品の製造方法及び積層型セラミック電子部品を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法は、
キャリアフィルムに支持された第１のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
キャリアフィルムに支持された、表面に内部電極が形成された第２のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートを支持体上に圧着してキャリアフィルムを剥離することにより、第１層目のセラミックグリーンシートとする工程と、
前記第１層目のセラミックグリーンシート上に、前記第１のセラミックグリーンシート又は前記第２のセラミックグリーンシートを順次圧着してキャリアフィルムを剥離することにより、前記第１のセラミックグリーンシート及び前記第２のセラミックグリーンシートを順次積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成して焼結体を得る工程と、
前記焼結体の表面に外部電極を形成する工程と、を備え、
前記第１のセラミックグリーンシートのうち、第１層目のセラミックグリーンシートは厚さ方向にバインダ量が変化し、キャリアフィルムに支持されたキャリアフィルム側の面のバインダ量より、前記キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のバインダ量が多いこと、
を特徴とする。
キャリアフィルムに支持された第１のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
キャリアフィルムに支持された、表面に内部電極が形成された第２のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートを支持体上に圧着してキャリアフィルムを剥離することにより、第１層目のセラミックグリーンシートとする工程と、
前記第１層目のセラミックグリーンシート上に、前記第１のセラミックグリーンシート又は前記第２のセラミックグリーンシートを順次圧着してキャリアフィルムを剥離することにより、前記第１のセラミックグリーンシート及び前記第２のセラミックグリーンシートを順次積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成して焼結体を得る工程と、
前記焼結体の表面に外部電極を形成する工程と、を備え、
前記第１のセラミックグリーンシートのうち、第１層目のセラミックグリーンシートは厚さ方向にバインダ量が変化し、キャリアフィルムに支持されたキャリアフィルム側の面のバインダ量より、前記キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のバインダ量が多いこと、
を特徴とする。
また、本発明に係る積層型セラミック電子部品は、
セラミック層と内部電極層とが積層されてなる積層体と、該積層体の表面に設けた外部電極とを備え、
前記積層体の少なくとも一方の表面の粒子濃度が、前記積層体の内部の粒子濃度に対して、０．４５〜０．９０倍であること、
を特徴とする。
セラミック層と内部電極層とが積層されてなる積層体と、該積層体の表面に設けた外部電極とを備え、
前記積層体の少なくとも一方の表面の粒子濃度が、前記積層体の内部の粒子濃度に対して、０．４５〜０．９０倍であること、
を特徴とする。
本発明に係る製造方法により、積層体の少なくとも一方の表面の粒子濃度が、積層体の内部の粒子濃度に対して、例えば、０．４５〜０．９０倍である積層型セラミック電子部品が得られる。そして、第１層目のセラミックグリーンシートは、キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のバインダ量が多いので、支持体上に載置されているシートと第１層目のセラミックグリーンシートとの密着力が強くなり、第１層目のセラミックグリーンシートの泡かみの発生が抑制される。
ここに、例えば、第１層目のセラミックグリーンシートは厚さ方向にＣ濃度（実質的にバインダの体積比率を意味する）が変化し、キャリアフィルムに支持されたキャリアフィルム側の面のＣ濃度に対して、キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のＣ濃度が１．５〜４．０倍である。
また、第１のセラミックグリーンシート及び第２のセラミックグリーンシートは、セラミック材、バインダ樹脂及び分散剤を含み、第１層目のセラミックグリーンシートとなる第１のセラミックグリーンシートに含まれる分散剤は、立体障害型の分散剤であることが好ましい。
本発明によれば、第１層目のセラミックグリーンシートが、キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のバインダ量を多くしているので、開放面の密着力が強くなっている。これにより、支持体上に載置されているシートと第１層目のセラミックグリーンシートとの密着力が強くなり、第１層目のセラミックグリーンシートの泡かみの発生を抑制し、泡かみに起因するショート不良の発生を抑制することができる。
以下に、本発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法及び積層型セラミック電子部品の実施例について添付図面を参照して説明する。
図１は積層型セラミック電子部品５１の分解構成を示し、図２はその概略断面を示す。積層型セラミック電子部品５１は、概略、内層部１０、外層部２０及び支持体上に載置されているシート５（後述する）と接着する外層部４０を備えている。
内層部１０は、内部電極３を表面に形成した内層用セラミックグリーンシート１を積層したものである。外層部２０は、表面に電極が形成されていない外層用セラミックグリーンシート２を積層したものである。外層部４０は、支持体上に載置されているシート５と接着する第１層目のセラミックグリーンシート４からなる。
ここで、積層型セラミック電子部品５１の製造方法について説明する。まず、ＮｉＣｕＺｎフェライトなどの磁性体セラミック粉末に、この磁性体セラミック粉末に対して重量比率で２％の分散剤と、重量比率で５０％の純水を加え、ジルコニアボールを使用して磁性体セラミックの平均粒径が０．５７μｍ程度になるように十分に混合粉砕し、１次セラミックスラリーを得る。
前記磁性体セラミック粉末に対して重量比率で３０％のバインダ樹脂（アクリル共重合体）と、重量比率で１．５％の可塑剤（フタル酸ジブチル）とを１次セラミックスラリーに加え、十分に混合して２次セラミックスラリーを得る。
この２次セラミックスラリーを、ドクターブレード法によって乾燥後の厚みが３５〜５０μｍとなるように、樹脂製のキャリアフィルム上に塗布する。次に、これを乾燥してセラミックグリーンシートを成形する。
このとき、内層用セラミックグリーンシート１及び外層用セラミックグリーンシート２は、分散剤としてアニオン系の分散剤、例えばポリカルボン酸アンモニウム塩を用いる。セラミックグリーンシート１，２は粒子及びバインダが均一に分散しており、キャリアフィルム６（図３参照）に支持されたキャリアフィルム側の面のＣ濃度（実質的にバインダの体積比率を意味する）に対して、キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のＣ濃度が０．８〜１．２倍である。
また、第１層目の外層用セラミックグリーンシート４は、分散剤として立体障害型の分散剤、例えばアリルエーテルポリマーを用いる。立体障害型の分散剤を用いると、セラミック粒子間に網目のように分散剤が介在するため、バインダの自由な動きが抑制され、バインダとセラミック粉とが混じり合い難くなる。そして、バインダは軽いため上方に偏析して、厚さ方向にＣ濃度が変化する。より具体的には、キャリアフィルム６に支持されたキャリアフィルム側の面のＣ濃度に対して、キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のＣ濃度が１．５〜４．０倍である。
なお、Ｃ濃度を変化させる方法としては、分散剤の種類を変更する方法だけに限定されず、バインダの種類やバインダの組合せを変更する方法であってもよい。
さらに、内層用セラミックグリーンシート１の表面にＡｇからなる電極ペーストをスクリーン印刷によって塗布し、内部電極３を形成する。
次に、図３に示すように、支持体６１上に載置されているシート５（例えば表面が粗面の上質紙）上に、外層用セラミックグリーンシート４を圧着してキャリアフィルム６を剥離することにより、第１層目のセラミックグリーンシートとする。
次に、図４に示すように、第１層目のセラミックグリーンシート４上に、外層用セラミックグリーンシート２を順次圧着してキャリアフィルム６を剥離することにより、外層部２０を構成する。その上に、図５に示すように、内層用セラミックグリーンシート１を順次圧着してキャリアフィルム６を剥離することにより、内層部１０を構成する。さらに、外層用セラミックグリーンシート２を順次圧着してキャリアフィルム６を剥離することにより、外層部２０を構成する。こうして積層体５０を形成する。
そして、積層体５０からシート５を剥離した後、積層体５０を１００ＭＰａの圧力で本圧着する。さらに、所定の製品サイズにカットして脱バインダ及び焼成し、焼結体を得る。この焼結体をバレル研磨した後、焼結体の両端部に所定の内部電極３と導通するように外部電極９を形成する。これにより、図２に示すような積層型セラミック電子部品５１が得られる。
表１は、積層型セラミック電子部品５１において、第１層目のセラミックグリーンシート４のバインダの体積比率を変化させたときの試験結果を示すものである。
ここに、表１中のＣ濃度比は実質的にバインダの体積比率を表している。有機成分の大部分がバインダであるため、Ｃ＝バインダと考えられるからである。なお、Ｃ濃度比は、ＥＤＸ分析により、成形したセラミックグリーンシート４のキャリアフィルム側の面のＣ検出強度と、キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のＣ検出強度とを測定し、キャリアフィルム側の面のＣ濃度に対する開放面のＣ濃度の比率を計算して求めた。
また、粒子濃度比は、波長分散型Ｘ線分光器を使用して、水平研磨した積層型セラミック電子部品５１について、磁性粉のモル比と、電子部品５１中のＦｅやＦｅ以外の元素量とを総合し、粒子濃度（粒子強度）を評価して求めた。即ち、表面から内部にかけて濃度勾配を求め、内部の粒子濃度は勾配が飽和した部分の粒子濃度を採用した。粒子濃度はバインダの偏析により表面がポーラスになっていることを示している。図６及び図７に示すように、表面から３５μｍ付近で粒子濃度の勾配が飽和している。表面と内部の粒子濃度比は０．６７である。粒子濃度が高いと、粒子強度も大きくなる。積層型セラミック電子部品５１のサイズは、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×０．８５ｍｍである。
表１において、試料番号１，２，３は、第１層目のセラミックグリーンシート４として、バインダがほぼ均一に分散したものを用いた場合である。この場合、試料番号１，２，３は、シート５とセラミックグリーンシート４との間に泡かみが発生した。これは、シート５とセラミックグリーンシート４との間の密着力が弱いためである。
試料番号１５，１６，１７は、積層体５０のセラミックグリーンシートの仕様を同一にするため、セラミックグリーンシート２，４もバインダを偏析させたものを用いた場合である。この場合は、焼結後の電子部品５１の表面に縞状に焼結スジが生じた。これは、セラミックグリーンシート２，４のキャリアフィルム側の面とは反対面のバインダ量が多いため、脱バインダ及び焼成時にバインダが焼失した跡が残存し、光沢度が変化するためである。焼結スジが発生した部分では吸水率が高くなり、はんだ爆ぜの原因となる。従って、セラミックグリーンシート２，４として、Ｃ濃度比が１．５〜４．０となるものを使用することはできず、第１層目のセラミックグリーンシート４のみのバインダを偏析させる必要があることがわかる。
これに対して、試料番号４〜１３においては、泡かみの発生やシートハガレや焼結スジがなく、ショート不良やはんだ爆ぜが抑制されている。そして、得られた積層型セラミック電子部品５１は、積層体５０の少なくとも一方の表面の粒子濃度が、積層体５０の内部の粒子濃度に対して、０．４５〜０．９０倍である。つまり、第１層目のセラミックグリーンシート４が、キャリアフィルム６側の面とは反対の開放面のバインダ量を多くしているので、開放面の密着力が強くなっている。これにより、支持体６１上に載置されているシート５と第１層目のセラミックグリーンシート４との密着力が強くなり、第１層目のセラミックグリーンシート４の泡かみの発生を抑制し、泡かみに起因するショート不良の発生を抑制することができる。
試料番号１４は、泡かみの発生や焼結スジがなく、ショート不良やはんだ爆ぜが抑制されている。但し、積層体５０とシート５とを剥離する際に、第１層目のセラミックグリーンシート４の一部が剥がれて、シートハガレが生じた。これは、シート５とセラミックグリーンシート４との間の密着力が強過ぎるためである。
従って、Ｃ濃度比１．５〜４．０（試料番号４〜１３）が好ましく、Ｃ濃度比を１．５〜４．０とすると、表面の粒子濃度が内部の粒子濃度に対して、０．４５〜０．９０倍の積層セラミック電子部品を得ることができる。
なお、本発明に係る積層型セラミック電子部品の製造方法及び積層型セラミック電子部品は、前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
例えば、バインダを偏析させる方法としては、立体障害型の分散剤を用いる方法の他に、セラミック材や分散剤と相性の悪いバインダを用いる方法であってもよい。バインダがセラミック材と混じり合わないので、バインダが偏析するからである。バインダとしては、アクリル共重合体（水溶性アクリルバインダ）の他に、例えば酢酸ビニルを用いてもよい。
以上のように、本発明は、積層型セラミック電子部品に有用であり、特に、第１層目のセラミックグリーンシートの泡かみの発生を防止できる点で優れている。
Claims (5)
- キャリアフィルムに支持された第１のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
キャリアフィルムに支持された、表面に内部電極が形成された第２のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
前記第１のセラミックグリーンシートを支持体上に圧着してキャリアフィルムを剥離することにより、第１層目のセラミックグリーンシートとする工程と、
前記第１層目のセラミックグリーンシート上に、前記第１のセラミックグリーンシート又は前記第２のセラミックグリーンシートを順次圧着してキャリアフィルムを剥離することにより、前記第１のセラミックグリーンシート及び前記第２のセラミックグリーンシートを順次積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成して焼結体を得る工程と、
前記焼結体の表面に外部電極を形成する工程と、を備え、
前記第１のセラミックグリーンシートのうち、第１層目のセラミックグリーンシートは厚さ方向にバインダ量が変化し、キャリアフィルムに支持されたキャリアフィルム側の面のバインダ量より、前記キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のバインダ量が多いこと、
を特徴とする積層型セラミック電子部品の製造方法。 - 前記第１層目のセラミックグリーンシートは厚さ方向にＣ濃度が変化し、キャリアフィルムに支持されたキャリアフィルム側の面のＣ濃度に対して、前記キャリアフィルム側の面とは反対の開放面のＣ濃度が１．５〜４．０倍であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記支持体上には表面が粗面であるシートが載置されていることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- 前記第１のセラミックグリーンシート及び前記第２のセラミックグリーンシートは、セラミック材、バインダ樹脂及び分散剤を含み、前記第１層目のセラミックグリーンシートとなる第１のセラミックグリーンシートに含まれる分散剤は、立体障害型の分散剤であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
- セラミック層と内部電極層とが積層されてなる積層体と、該積層体の表面に設けた外部電極とを備え、
前記積層体の少なくとも一方の表面の粒子濃度が、前記積層体の内部の粒子濃度に対して、０．４５〜０．９０倍であること、
を特徴とする積層型セラミック電子部品。
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