JP6103066B2

JP6103066B2 - 電子部品の外部電極形成方法

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Publication number: JP6103066B2
Application number: JP2015536502A
Authority: JP
Inventors: 俊輔北村; 彰夫勝部
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2034-08-18
Also published as: JPWO2015037394A1; US20160189866A1; CN105531776A; WO2015037394A1

Description

本発明は、端部まで導電性ペーストで確実に覆うことができる電子部品の外部電極形成方法に関する。

従来、複数のセラミック層と複数の内部電極層との積層体により構成された複数の積層チップを用いた電子部品の製造工程において外部電極を形成する場合、内部電極層が露出している面を覆うように、スクリーンマスクを用いて導電性ペーストを印刷する。

特許文献１には、スクリーンマスクの開口部のメッシュ部分とエマルジョン部分に、電極材料ペースト（導電性ペースト）を埋め込み、過剰な導電性ペーストを掻き取ってから、端面電極用ステージを用いて端面電極を印刷する面実装型電子部品の端面電極形成方法が開示されている。

特開平０７−２０１６８６号公報

特許文献１に開示してある従来の端面電極形成方法では、端面電極にメッシュ痕の発生、あるいはメッシュの編み込み部分におけるボイドの発生等に起因して、導電性ペーストが十分にレベリングされずに、端面電極の表面に凹凸が生じやすいという問題点があった。

また、外部電極を形成する積層チップのサイズが大きい場合、従来のように導電性ペーストをローラ転写等で塗布するのでは、端部において導電性ペーストが十分に塗布されず下地が露出するおそれがある。したがって、積層チップ（被印刷物）の端部から水分が侵入するおそれがあり、電子部品としての信頼性を高めることが困難になるという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、端部にまで十分に導電性ペーストを塗布することができ、電子部品としての信頼性を高めることが可能な電子部品の外部電極形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る電子部品の外部電極形成方法は、孔部と、該孔部の外周を囲むように配置されたメッシュ部とで構成されたメタルマスクを介して導電性ペーストを被印刷物に印刷する電子部品の外部電極形成方法であって、前記メタルマスクは、前記孔部の外周が被印刷物の印刷領域よりも内側にあり、前記メッシュ部の外周が前記被印刷物の印刷領域よりも外側にあることを特徴とする。

上記構成では、孔部と、該孔部の外周を囲むように配置されたメッシュ部とで構成されたメタルマスクを介して導電性ペーストを被印刷物に印刷する。メタルマスクは、孔部の外周が被印刷物の印刷領域よりも内側にあり、メッシュ部の外周が被印刷物の印刷領域よりも外側にあるので、被印刷物の端部にはメッシュ部を通過した導電性ペーストが塗布され、孔部を通過した導電性ペーストが塗布された中央部よりも膜厚の薄い外部電極を形成することができる。したがって、被印刷物（例えば外部電極面）の中央部では膜厚を均一にすることができるとともに、メッシュ部のサイズと開口率とを適切に設定することにより、被印刷物の端部では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペーストを塗布することができる。これにより、被印刷物の端部からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

また、本発明に係る電子部品の外部電極形成方法は、前記メタルマスクが、前記メッシュ部の開口率が１６％以上３６％以下であることが好ましい。

上記構成では、メタルマスクのメッシュ部の開口率が１６％以上３６％以下であることから、被印刷物の端部にも十分に導電性ペーストを塗布することができ、被印刷物の端部に過剰な導電性ペーストが付着することもない。

また、本発明に係る電子部品の外部電極形成方法は、前記メタルマスクが、前記メッシュ部のそれぞれの開口の形状が円形であることが好ましい。

上記構成では、メタルマスクは、メッシュ部のそれぞれの開口の形状が円形であるので、被印刷物の周縁部にはメッシュ部を通過した導電性ペーストが塗布され、孔部を通過した導電性ペーストが塗布された中央部よりも膜厚の薄い外部電極を形成することができる。したがって、被印刷物（例えば外部電極面）の中央部では膜厚を均一にすることができるとともに、メッシュ部のサイズと開口率とを適切に設定することにより、被印刷物の周縁部では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペーストを塗布することができる。これにより、被印刷物の周縁部からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

また、本発明に係る電子部品の外部電極形成方法は、前記メタルマスクは、前記メッシュ部の厚みが前記被印刷物に接触する部分とそれ以外の部分とで異なることが好ましい。

上記構成では、例えばメッシュ部の被印刷物と接触する部分の厚みを、それ以外の部分よりも薄くすることで、メタルマスクを位置決めしながら印刷することができる。したがって、より正確な位置に導電性ペーストを塗布することができるとともに、メッシュ部のサイズと開口率とを適切に設定しておくことにより、被印刷物の端部（周縁部）では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペーストを塗布することができる。また、被印刷物の端部（周縁部）においては、塗布する導電性ペーストの量をより少なくすることができるので、被印刷物の端部（周縁部）の膜厚をより薄くすることができる。これにより、被印刷物の端部（周縁部）からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

上記構成によれば、メタルマスクは、孔部の外周が被印刷物の印刷領域よりも内側にあり、メッシュ部の外周が被印刷物の印刷領域よりも外側にあるので、被印刷物の端部にはメッシュ部を通過した導電性ペーストが塗布され、孔部を通過した導電性ペーストが塗布された中央部よりも膜厚の薄い外部電極を形成することができる。したがって、被印刷物（例えば外部電極面）の中央部では膜厚を均一にすることができるとともに、メッシュ部のサイズと開口率とを適切に設定することにより、被印刷物の端部では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペーストを塗布することができる。これにより、被印刷物の端部からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法に用いるメタルマスクの構成を示す概要図である。本発明の実施の形態に係る外部電極形成方法に用いるメタルマスクのメッシュ部の開口率の違いによる導電性ペーストの塗布状態の違いを示す概要図である。本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法を具現化する電子部品の製造装置の模式図である。本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法におけるメッシュ部での印刷状態を説明する模式図である。本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法を具現化する電子部品の製造工程を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法におけるメッシュ部の外周の寸法を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法における導電性ペーストの塗布状態を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法を具現化する電子部品の製造装置の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態では、外部電極の形成には被印刷物に対してメタルマスクを接触させて印刷するオンコンタクト印刷を行う場合について説明する。ただし、メタルマスクを接触させずに印刷するオフコンタクト印刷にも適用することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法に用いるメタルマスクの構成を示す概要図である。図１（ａ）は、本実施の形態に係るメタルマスク１の平面図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）の領域１００の部分拡大図を、それぞれ示している。なお、本実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法により製造される電子部品は、例えば、積層セラミックコンデンサ、積層セラミックインダクタ、多層セラミック部品、表面波フィルタ、セラミック発振子等である。

まず、図１（ａ）に示すように、被印刷物のサイズにあわせて孔部１３を設けたメタルマスク１を準備する。孔部１３のサイズは、具体的には製造される電子部品の幅寸法及び高さ寸法に応じて決められる。

本実施の形態に係るメタルマスク１は、孔部１３と、孔部１３の外周１３ａを囲むように配置されたメッシュ部１２とで構成されている。具体的には、孔部１３の外周１３ａが被印刷物２０の印刷領域２０ａよりも内側にあり、メッシュ部１２の外周１２ａが被印刷物２０の印刷領域２０ａよりも外側にある。本実施の形態における被印刷物２０の印刷領域２０ａとは、例えば電子部品の端面であり、図１に二点鎖線で示す領域である。

また、図１（ｂ）に示すように、メタルマスク１のメッシュ部１２は、例えば複数の円形の貫通孔で構成されている。メタルマスク１のメッシュ部１２の開口率は、１６％以上３６％以下であることが好ましい。図２は、本発明の実施の形態に係る外部電極形成方法に用いるメタルマスク１のメッシュ部１２の開口率の違いによる導電性ペースト２１の塗布状態の違いを示す概要図である。

図２（ａ）は、メッシュ部１２の開口率が１６％未満である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を示す平面図を、図２（ｂ）は、メッシュ部１２の開口率が１６％未満である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を示す側面図を、それぞれ示している。図２（ｃ）は、メッシュ部１２の開口率が１６％以上３６％以下である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を示す平面図を、図２（ｄ）は、メッシュ部１２の開口率が１６％以上３６％以下である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を示す側面図を、それぞれ示している。図２（ｅ）は、メッシュ部１２の開口率が３７％以上である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を示す平面図を、図２（ｆ）は、メッシュ部１２の開口率が３７％以上である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を示す側面図を、それぞれ示している。

図２（ａ）に示すように、開口率が１６％より小さい場合には、印刷領域２０ａに塗布された導電性ペースト２１に大きな凹部３０が生じる等、表面の凹凸が大きくなり、被印刷物２０の端部を覆うように十分に導電性ペースト２１を塗布できないおそれがある。図２（ｆ）で示すように、開口率が３６％より大きい場合には、被印刷物２０の端部に過剰な導電性ペースト２１が付着するため、導電性ペースト２１が側面に垂れるおそれがある。したがって、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、メッシュ部１２の開口率が１６％以上３６％以下であることが好ましい。

図３は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法を具現化する電子部品の製造装置の模式図である。図３に示すように、被印刷物２０に図１に示すメタルマスク１を接触させる。メタルマスク１のメッシュ部１２は、孔部１３側の一部が被印刷物２０と接触し、残りの部分は接触しない。

この状態で、被印刷物２０と接触している側とは反対側から、メタルマスク１に導電性ペースト２１を塗布する。そして、塗布した導電性ペースト２１を被印刷物２０に印刷する。

図４は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法におけるメッシュ部１２での印刷状態を説明する模式図である。メッシュ部１２を通過した導電性ペースト２１は、図４（ａ）に示すように、被印刷物２０の表面に点在するように印刷される。この状態でしばらく放置すると、未硬化状態の導電性ペースト２１はレベリングされ、図４（ｂ）に示すように一定の膜厚になるよう広がる。メッシュ部１２を通過する導電性ペースト２１の量は、孔部１３を通過する導電性ペースト２１の量よりも少ないので、レベリング後の膜厚は、メッシュ部１２と接触している部分の膜厚の方が孔部１３と接している部分の膜厚よりも薄くなる。

図５は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法を具現化する電子部品の製造工程を示す模式図である。図５（ａ）は、導電性ペースト２１を塗布するスキージ４０の移動前の状態を、図５（ｂ）は、導電性ペースト２１を塗布するスキージ４０の移動後の状態を、それぞれ示している。

図５（ａ）では図３と同様、被印刷物２０に図１に示すメタルマスク１を接触させる。そして、メタルマスク１の被印刷物２０と接触している側とは反対側から、先端がウレタンゴム製のスキージ４０を図中の矢印方向へ移動させることにより、導電性ペースト２１をメッシュ部１２及び孔部１３に塗布する。

スキージ４０の先端形状は、特に限定されるものではない。例えば剣状や角状、あるいは直方体状であっても良い。また、移動させる方向の角部を面取りした形状であっても良い。

スキージ４０を図５（ａ）の矢印方向へ移動させることにより、導電性ペースト２１がメッシュ部１２及び孔部１３に塗布される。そして、塗布された導電性ペースト２１を被印刷物２０に印刷する。印刷することにより、図５（ｂ）に示すように、メッシュ部１２及び孔部１３を通過した導電性ペースト２１はレベリングされて薄膜状態となり、乾燥・焼成されて外部電極２２が形成される。

図５（ｂ）において、形成された外部電極２２は、孔部１３を通過した導電性ペースト２１で形成された中央部の厚みｐよりも、メッシュ部１２を通過した導電性ペースト２１で形成された端部の厚みｑの方が薄い。これは、孔部１３よりメッシュ部１２を通過する導電性ペースト２１の量が少ないからである。また、メタルマスク１のメッシュ部１２の開口率が１６％以上３６％以下であるので、被印刷物２０の端部では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペースト２１を塗布することができる。

この状態でオーブン等により乾燥・焼成させることにより、外部電極２２を形成するので、被印刷物２０の端部からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

このような構成とすることで、被印刷物２０の周縁部にはメッシュ部１２を通過して塗布された導電性ペースト２１の厚みを、孔部１３を通過して塗布された導電性ペースト２１の厚みよりも薄くすることができる。したがって、被印刷物（例えば外部電極）２０の中央部では膜厚を均一にすることができるとともに、メッシュ部１２のサイズと開口率とを適切に設定することにより、周縁部では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペースト２１を塗布することができる。これにより、被印刷物２０の周縁部からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

なお、メタルマスク１のメッシュ部１２の開口の形状は円形であることが好ましい。そして、メタルマスク１のメッシュ部１２の外周の寸法は、被印刷物２０の規格寸法に対して、長辺側で片側０．６ｍｍ以上、短辺側で片側０．１ｍｍ以上大きいことが望ましい。図６は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法におけるメッシュ部１２の外周の寸法を示す模式図である。図６（ａ）は、被印刷物２０の長辺側から見た模式図を、図６（ｂ）は、被印刷物２０の短辺側から見た模式図を、それぞれ示している。

図６（ａ）に示すように、メタルマスク１のメッシュ部１２の外周の寸法は、被印刷物２０の規格寸法に対して、長辺側で長さｒだけ大きくなるよう形成する。長さｒは０．６ｍｍ以上であることが好ましい。同様に、図６（ｂ）に示すように、メタルマスク１のメッシュ部１２の外周の寸法は、被印刷物２０の規格寸法に対して、短辺側で長さｓだけ大きくなるよう形成する。長さｓは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

図７は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法における導電性ペースト２１の塗布状態を示す平面図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、メタルマスク１のメッシュ部１２の外周の寸法が、被印刷物２０の規格寸法に対して、長辺側で片側０．６ｍｍより小さく、短辺側で片側０．１ｍｍより小さい場合の導電性ペースト２１の塗布状態を、図７（ｃ）及び（ｄ）は、メタルマスク１のメッシュ部１２の外周の寸法が、被印刷物２０の規格寸法に対して、長辺側で片側０．６ｍｍ以上であり、短辺側で片側０．１ｍｍ以上である場合の導電性ペースト２１の塗布状態を、それぞれ示している。

図７からも明らかなように、図７（ｃ）及び（ｄ）では導電性ペースト２１をムラなく塗布できているのに対して、図７（ａ）及び（ｂ）のように、メタルマスク１のメッシュ部１２の外周の寸法が小さい場合には、印刷面に対して導電性ペースト２１が塗布されない未塗布領域７０が１０％程度発生している。

なお、メッシュ部１２の厚みが、被印刷物２０に接触する部分とそれ以外の部分とで異なるメタルマスク１を用いても良い。図８は、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法を具現化する電子部品の製造装置の模式図である。図８に示すように、メッシュ部１２は、被印刷物２０に接触する部分の厚みａの方が、それ以外の部分の厚みｂよりも薄くなっている。

メッシュ部１２の被印刷物２０に接触する部分の厚みａを、メッシュ部１２のそれ以外の部分の厚みｂよりも薄くすることで、メタルマスク１を位置合わせしながら被印刷物２０と接触させることができる。したがって、より正確な位置に導電性ペースト２１を塗布することができるとともに、メッシュ部１２のサイズと開口率とを適切に設定しておくことにより、被印刷物２０の端部（周縁部）では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペースト２１を塗布することができる。また、被印刷物２０の端部（周縁部）においては、塗布する導電性ペースト２１の量をより少なくすることができるので、被印刷物２０の端部（周縁部）の膜厚をより薄くすることができる。

以上のように、本発明の実施の形態に係る電子部品の外部電極形成方法では、メタルマスク１は、孔部１３の外周が被印刷物２０の印刷領域よりも内側にあり、メッシュ部１２の外周が被印刷物２０の印刷領域よりも外側にあるので、被印刷物２０の端部（周縁部）にはメッシュ部１２を通過した導電性ペースト２１が塗布され、孔部１３を通過した導電性ペースト２１が塗布された中央部よりも膜厚の薄い外部電極２２を形成することができる。したがって、被印刷物（例えば外部電極面）２０の中央部では膜厚を均一にすることができるとともに、メッシュ部１２のサイズと開口率とを適切に設定することにより、被印刷物２０の端部（周縁部）では垂れ落ちることなく確実に下地を覆うように導電性ペースト２１を塗布することができる。これにより、被印刷物２０の端部（周縁部）からの水分の侵入を防ぐことができ、信頼性の高い電子部品を製造することが可能となる。

その他、上述した実施の形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができることは言うまでもない。

１メタルマスク
１２メッシュ部
１３孔部
２０被印刷物
２１導電性ペースト
２２外部電極
４０スキージ

Claims

孔部と、該孔部の外周を囲むように配置されたメッシュ部とで構成されたメタルマスクを介して導電性ペーストを被印刷物に印刷する電子部品の外部電極形成方法であって、
前記メタルマスクは、
前記孔部の外周が被印刷物の印刷領域よりも内側にあり、前記メッシュ部の外周が前記被印刷物の印刷領域よりも外側にあることを特徴とする電子部品の外部電極形成方法。
前記メタルマスクは、前記メッシュ部の開口率が１６％以上３６％以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の外部電極形成方法。
前記メタルマスクは、前記メッシュ部のそれぞれの開口の形状が円形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の外部電極形成方法。
前記メタルマスクは、前記メッシュ部の厚みが前記被印刷物に接触する部分とそれ以外の部分とで異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子部品の外部電極形成方法。