JP4736963B2

JP4736963B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP4736963B2
Application number: JP2006154300A
Authority: JP
Inventors: 敏光成實; 裕之堀; 長門大森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: JP2007324437A

Description

本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関し、詳しくは、セラミックグリーンシートを積層して焼成する、積層セラミックコンデンサなどの積層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の作製には、キャリアフィルムが用いられる。例えば図５（ａ）に示すように、キャリアフィルムロール８２からキャリアフィルム８４を引き出し、塗布装置８６でセラミックスラリー８８を塗布して、乾燥装置９０で乾燥させ、キャリアフィルム８４上にセラミックグリーンシートを形成した状態で、巻き取り装置９６でロール状に巻き取る。次いで、図５（ｂ）に示すように、ロールを巻き戻し、キャリアフィルムとともに搬送されるセラミックグリーンシートの上に、印刷装置９４で内部電極パターンを印刷し、乾燥装置９５で乾燥させて巻き取り装置９６で、ロール状に巻き取る。次いで、ロールを巻き戻し、キャリアフィルムからセラミックグリーンシートを剥離し、セラミックグリーンシートを積層し、切断した後焼成し、さらに外部電極を形成することにより、積層セラミックコンデンサを作製する。

近年の積層セラミックコンデンサの小型大容量化により、セラミックグリーンシートの薄膜化技術の進歩は必須であった。セラミックグリーンシートの薄膜化においては、セラミックグリーンシートの平滑性の向上が重要である。セラミックグリーンシートは、セラミックスラリーを合成樹脂のキャリアフィルムに塗布して形成されるため、キャリアフィルムのセラミックスラリーを塗布する側の面（以下、「セラミックスラリー塗布面」ともいう。）の平滑性がセラミックグリーンシートの平滑性に及ぼす影響が大きいことから、キャリアフィルムを平滑化する必要が生じている。

しかし、キャリアフィルムを平滑化した場合、キャリアフィルムの巻き出し帯電や、巻き込んだ空気の排出性悪化によるブロッキング現象や、フィルム走行性への悪影響などの弊害が大きい。

この問題を解決するため、キャリアフィルムのセラミックスラリー塗布面と、その反対側の面（以下、「塗布裏面」という。）とで平滑性が異なるように、少なくとも２層以上からなるキャリアフィルムを用いて、積層セラミックコンデンサを製造することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０５８０６号公報

２層以上からなるキャリアフィルムにおいて、セラミックスラリー塗布面の平滑性を向上させた場合、キャリアフィルムの巻き出し帯電や巻き込んだ空気の排出性悪化を抑えるために、塗布裏面の表面を粗くする必要が生じる。この表面を粗くされた塗布裏面の凸状突起が、セラミックグリーンシート形成後の巻き取り時に、セラミックグリーンシートに当接して、セラミックグリーンシートに凹状のダメージを与えることが分かった。

特許文献１には、フィルム表面の平均高さに対する１０ｎｍ以上の高さの突起の個数が５×１０^２〜１×１０^４個／ｍｍ^２とするセラミック離型用ポリエステルフィルムが提案されているが、このときの突起の面積は、キャリアフィルム表面の僅か３．９×１０^−６％〜７．９×１０^−５％であり、セラミックグリーンシートにかかる凸状突起の圧力を分散させることは難しい。そのため、セラミックグリーンシートに凹状のダメージが発生する。

本発明は、上記実情に鑑み、キャリアフィルムの塗布裏面を粗くしても、セラミックグリーンシートへのダメージを低減することができる、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。

上記課題を解決するため、以下のように構成した積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。

積層セラミック電子部品の製造方法は、（１）キャリアフィルムの片面（以下、「塗布面」という。）にセラミックスラリーを塗布する工程と、（２）上記セラミックスラリーを乾燥させてセラミックグリーンシートを形成する工程と、（３）上記セラミックグリーンシート上に内部電極パターンを印刷する工程と、（４）前記内部電極パターンが印刷された前記セラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、（５）前記積層体を焼成してセラミック焼結体を形成する工程と、（６）前記セラミック焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを含む。前記キャリアフィルムは、前記塗布面に離型層を有する。前記塗布面とは反対側の面（以下、「塗布裏面」という。）は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．５μｍを越え、かつ最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さとなる部分の面積割合（以下、「突起面積率」という。）が、４％以上、２×１０％以下（それぞれ、有効数字１桁で表している。）である。

上記方法において、積層セラミック電子部品１個分ごとに作製してもよいが、積層セラミック電子部品複数個分を含む積層体を作製すると効率的であるので、好ましい。この場合、積層体を１個分ずつに分割して焼成しても、積層体を焼成した後に１個分ずつに分割してもよい。

上記方法によれば、離型層により、キャリアフィルムの塗布面からセラミックグリーンシートを分離することが容易になる。

また、キャリアフィルムの塗布裏面において、突起面積率が４％以上であれば、塗布裏面において最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さとなる部分（以下、「突起部分」という。）がセラミックグリーンシートに接触したときに、突起部分に作用する圧力を分散することができ、突起部分がセラミックグリーンシートに食い込みにくくなる。そのため、塗布裏面の突起部分が当接してもセラミックグリーンシートにダメージを与えないようにすることができる。

一方、突起面積率が２×１０％以下（有効数字１桁）以下であると、キャリアフィルムは、塗布裏面における接触面積の増大によりキャリアフィルムの巻き出し時に帯電量が増加することがない。そのため、帯電除去が不要であり、工程が簡単になる。

好ましくは、前記キャリアフィルムは、積層された２層以上の合成樹脂フィルムを含み。前記塗布面は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．２μｍ以下である。

塗布面に適した表面粗さと塗布裏面に適した表面粗さとは異なるが、それぞれに適した表面粗さの合成樹脂フィルムを積層することにより、塗布面と塗布裏面の表面粗さがともに好適であるキャリアフィルムを容易に作製することができる。

また、本発明は、以下のように構成した、積層セラミック電子部品の製造に用いるキャリアフィルム（以下、単に「キャリアフィルム」という。）を提供する。

キャリアフィルムは、片面（以下、「塗布面」という。）にセラミックスラリーが塗布される。キャリアフィルムは、前記塗布面に離型層を有し、前記塗布面とは反対側の面（以下、「塗布裏面」という。）は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．５μｍを越え、かつ最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さとなる部分の面積割合（以下、「突起面積率」という。）が、４％以上、２×１０％以下である。

上記構成において、離型層により、キャリアフィルムの塗布面からセラミックグリーンシートを分離することが容易になる。

一方、突起面積率が２×１０％以下（有効数字１桁）以下であると、キャリアフィルムは、塗布裏面における接触面積の増大によりキャリアフィルムの巻き出し時に帯電量が増加することがない。そのため、帯電除去が不要であり、キャリアフィルムを用いる製造工程が簡単になる。

好ましくは、キャリアフィルムは、積層された２層以上の合成樹脂フィルムを含む。前記塗布面は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．２μｍ以下である。

塗布面に適した表面粗さと塗布裏面に適した表面粗さとは異なるが、上記構成によれば、それぞれに適した表面粗さの合成樹脂フィルムを積層することにより、塗布面と塗布裏面の表面粗さがともに好適であるキャリアフィルムを容易に作製することができる。

本発明によれば、キャリアフィルムの塗布裏面を粗くしても、キャリアフィルムの塗布裏面によるセラミックグリーンシートへのダメージを低減することができる。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、積層セラミックコンデンサの製造に用いるキャリアフィルム１０の断面図である。

キャリアフィルム１０は、合成樹脂からなる２層のフィルム１４，１６が貼り合わされ、一方のフィルム１４側の表面１４ａに離型層１８が形成されている。例えば、フィルム１４，１６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成されている。また、離型層１８は、シリコン樹脂によって形成されている。

キャリアフィルム１０は、一方のフィルム１４側の表面１４ａの突起１５が、他方のフィルム１６側の表面１６ａの突起１７よりも小さい。すなわち、一方のフィルム１４側の表面１４ａの表面粗さは相対的に小さく、他方のフィルム１６側の表面１６ａの表面粗さは相対的に大きい。

他方のフィルム１６側の表面１６ａの突起１７は、図１（ｂ）の断面図に模式的に示すように、日本工業規格Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さ（高さ）となる部分（突起部分）１７ｔと、最大高さＲｍａｘの１／２未満の表面粗さ（高さ）となる部分１７ｓとを含む。最大高さＲｍａｘは、最も深い谷の底を通る平面２０と、最も高い突起の先端を通る平面２４との間の距離である。その５０％の高さを通る平面２２によって突起部分１７ｔが切断される断面積をＡ１，Ａ２，Ａ３・・・とする。他方のフィルム１６側の表面１６ａの基準面積Ａ_０において、最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さ（高さ）となる突起部分１７ｔの面積合計ΣＡｉの割合（以下、「突起面積率」という。）、すなわち（ΣＡｉ）／Ａ_０が、４％以上、２×１０％以下（それぞれ、有効数字１桁で表している。）となるようにする。

次に、キャリアフィルム１０を用いて積層セラミックコンデンサを製造する方法について、図２〜図４を参照しながら説明する。

まず、図２に示すように、キャリアフィルム１０上にセラミックグリーンシート３０を形成し、セラミックグリーンシート３０上に内部電極パターン３２を形成する。具体的な工程は、図５に示した従来例と同様である。

すなわち、ロール状のキャリアフィルム１０を巻き出し、巻き出されたキャリアフィルム１０の一方のフィルム１４側の離型層１８上に、塗布装置によりセラミックスラリーを塗布する。セラミックスラリーには、チタン酸バリウムを主原料とするセラミック原料粉末と、バインダー等の有機物と、溶剤とが混合したものを用いる。セラミックスラリーは、焼結後の平均厚みが１．０μｍとなるように塗布する。セラミックスラリーの塗布後に、乾燥装置で乾燥し、セラミックグリーンシート３０がキャリアフィルム１０上に形成された状態で、巻き取り装置により、一旦、ロール状に巻き取る。次いで、キャリアフィルム１０を巻き出し、セラミックグリーンシート３０の上面に、内部電極パターン３２をスクリーン印刷装置によって形成した後、乾燥装置で乾燥し、再び、巻き取り装置で巻き取る。なお、セラミックグリーンシート３０の形成後に、キャリアフィルム１０の巻き取りを行わずに、内部電極パターン３２を形成するようにしてもよい。

次いで、キャリアフィルム１０を巻き戻し、キャリアフィルム１０から、内部電極パターン３２が印刷されたセラミックグリーンシート３０を剥離し、所定の大きさに切断した後、所定枚数積層してプレスすることにより、図３に示すような積層体４０を形成する。積層体４０の上下両面側には、特に図示していないが内部電極パターンが形成された上部、下部にはそれぞれ所定の厚みを持った外層シートが配設されている。この積層体４０を所定の位置で切断し、個々の素子に分割した後、所定の条件で焼成を行う。

次いで、図４に示すように、焼成後の素子４１に外部電極５２を形成して、セラミック層４２の間に内部電極４４が配置された積層セラミックコンデンサ５０が完成する。

次に、実施例と比較例の品質評価について説明する。

キャリアフィルムの両面（塗布面と塗布裏面）の表面形状を、東レエンジニアリング（株）製の光干渉系表面測定装置ＳＰ−５００を用いて測定した。突起面積については、図１（ｂ）に示すように基準面積における最大突起高さＲｍａｘの５０％以上の高さを持つ突起部分の断面積の割合（突起面積率）を算出した。

セラミックグリーンシートの作製の際におけるキャリアフィルムの巻き出し帯電について、春日電気のＫＳＤ−０１０３を用いて帯電量を測定し、評価した。後述する表１において、帯電量が０〜１ｋＶを○（良）、３〜５ｋＶを△（やや不良）、１０〜２０ｋＶを×（不良）で示している。

キャリアフィルムによるセラミックグリーンシートの欠陥について、セラミックグリーンシートの両面（塗布面と塗布裏面）のそれぞれにおいて、１５ｃｍ^２の面積を１００倍の光学顕微鏡にて観察し、欠陥の個数を評価した。

得られた積層セラミックコンデンサについて、内部電極の短絡不良を評価した。評価には、横河ヒューレットパッカード（株）のＨＰ−４２７８Ａを用い、温度２５℃、湿度５０％ＲＨ、周波数１ｋＨｚ、電圧０．５Ｖの条件で行った。この評価では、サンプル数を３００個とした。

実施例と比較例について、評価結果を次の表１に示す。実施例については、１０種類のサンプルＡ〜Ｊについて評価した。比較例は１〜４の４種類について評価した。比較例２、３は、実施例と同様に、キャリアフィルムは２層構造である。比較例１、４は、１層構造のキャリアフィルムである。

表１の実施例のサンプルＣ〜Ｊから、塗布裏面の突起面積率４％〜２×１０％において、塗布裏面の突起によるセラミックグリーンシートの巻き取り時のシート欠陥を無くすことができることが分かる。塗布面側のシート欠陥についても、塗布面側の平滑性が高いことから、塗布面側にも欠陥がなく、平滑性が高いセラミックグリーンシートを得ることができた。内部電極の短絡不良に関しても、良好であった。

比較例１に示すように、キャリアフィルムの突起の大きさが両面（塗布面と塗布裏面）でほぼ同じである場合、塗布裏面の突起によるセラミックグリーンシートの凹状のダメージは低減できる。しかし、キャリアフィルムの塗布面側が平滑でないため、セラミックグリーンシートの塗布面側に欠陥が多数発生しており、製品品質が悪い。

比較例２は、塗布裏面の突起面積率を２５％まで上げた場合であり、塗布裏面の突起は製品品質に問題を引き起こさないが、巻き出し時の帯電量が増加する傾向を示しており、接触面積の増加による影響が見られる。

実施例のサンプルＡ，Ｂや比較例３のように、塗布裏面の突起面積率が小さい場合には、塗布裏面の突起によるセラミックグリーンシートに欠陥が発生している。これは、塗布裏面の突起部分にかかる圧力を分散することができないため、突起部分がセラミックグリーンシートに食い込むためと思われる。

実施例のサンプルＡおよび比較例４から、塗布裏面が平滑であると、巻き出し帯電量が大きくなることが分かる。

以上に説明したように、キャリアフィルムの塗布裏面を粗くしても、突起面積率を４％以上、２０％以下（それぞれ、有効数字１桁）とすることにより、セラミックグリーンシート形成後の巻き取り時において、キャリアフィルムの塗布裏面によるセラミックグリーンシートへのダメージを低減することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えて実施することが可能である。例えば、本発明は、積層型インダクタ、積層型ＬＣフィルタなど、積層セラミックコンデンサ以外の積層セラミック電子部品についても、適用することが可能である。

（ａ）キャリアフィルムの断面図、（ｂ）キャリアフィルムの要部拡大断面図である。（実施例）セラミックグリーンシートに内部電極パターンを印刷した状態を示す断面図である。（実施例）積層体の断面図である。（実施例）積層セラミックコンデンサの断面図である。（実施例）積層セラミックコンデンサの製造工程の概念図である。（従来例）

符号の説明

１０キャリアフィルム
１４，１６フィルム
１７ｔ突起部分
１８離型層

Claims

キャリアフィルムの片面（以下、「塗布面」という。）にセラミックスラリーを塗布する工程と、
上記セラミックスラリーを乾燥させてセラミックグリーンシートを形成する工程と、
上記セラミックグリーンシート上に内部電極パターンを印刷する工程と、
前記内部電極パターンが印刷された前記セラミックグリーンシートを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セラミック焼結体を形成する工程と、
前記セラミック焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを含む、積層セラミック電子部品の製造方法において、
前記キャリアフィルムは、前記塗布面に離型層を有し、
前記塗布面とは反対側の面（以下、「塗布裏面」という。）は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．５μｍを越え、かつ最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さとなる部分の面積割合（以下、「突起面積率」という。）が、４％以上、２×１０％以下であることを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造方法。
前記キャリアフィルムは、積層された２層以上の合成樹脂フィルムを含み、
前記塗布面は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
片面（以下、「塗布面」という。）にセラミックスラリーが塗布されるキャリアフィルムであって、
前記塗布面に離型層を有し、
前記塗布面とは反対側の面（以下、「塗布裏面」という。）は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．５μｍを越え、かつ最大高さＲｍａｘの１／２以上の表面粗さとなる部分の面積割合（以下、「突起面積率」という。）が、４％以上、２×１０％以下であることを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造に用いるキャリアフィルム。
積層された２層以上の合成樹脂フィルムを含み、
前記塗布面は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１−２００１で規定される最大高さＲｍａｘが０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項３に記載の積層セラミック電子部品の製造に用いるキャリアフィルム。