JP6624295B2 - セラミック電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、セラミック電子部品に関する。
多層セラミック基板及び積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品は、セラミック絶縁体と、セラミック絶縁体に埋設された内部導体と、セラミック絶縁体の外表面に設けられた外部導体とを備えている。
特許文献１には、絶縁体の上に、エッチング等で加工した台形形状のＣｕ箔が形成され、これが複数層積層された構造が示されている。
また、絶縁体の上に導電ペーストをスクリーン印刷することで配線導体やビアホール電極を形成する技術も知られている。
特開２００６−１９１１４５号公報
図６（ａ）は特許文献１に記載された、金属箔をエッチングすることにより形成された電極の断面形状を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は導電ペーストをスクリーン印刷して形成された電極の断面形状を模式的に示す断面図である。
図６（ａ）に示す断面形状となる電極を使用して高周波の信号を伝送する場合、電極端部（図６（ａ）で点線Ａで囲んだ部位）で生じる縁端効果の影響により、電極端部の電流密度が高くなる。その結果、インサーションロス（挿入損失）が増加するという課題が生じる。
また、図６（ｂ）に示すように、導電ペーストをスクリーン印刷することによって電極を形成すると電極端部（図６（ｂ）で点線Ｂで囲んだ部位）が尖った形状となるのでここにも縁端効果による特性劣化という問題が生じる。
また、縁端効果による特性劣化を改善するためには、電極の断面形状が円形に近いほど有利となるが、電極の断面形状を円形とすると電極の幅と厚みが一定となるため、積層構造に適用すると低背化との両立が難しい。電極の厚みを薄くするには電極の幅も低減する必要があり、断面積低減に伴う特性劣化が懸念される。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、縁端効果による特性劣化を防止することができ、かつ、低背化との両立が可能となるセラミック電子部品を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のセラミック電子部品は、セラミック絶縁体と、上記セラミック絶縁体の内部に設けられた内部導体及び上記セラミック絶縁体の外部に設けられた外部導体とからなる導体部と、を備えたセラミック電子部品であって、上記導体部のそれぞれは、表面と、上記表面に対向する裏面とを備えており、上記導体部のうちの少なくとも１つは、導体厚さが一定の平坦部と、上記内部導体又は上記外部導体の上記表面から上記裏面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する表面コーナー部と、上記内部導体又は上記外部導体の上記裏面から上記表面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する裏面コーナー部とからなることを特徴とする。
本発明のセラミック電子部品における導体部は、その端部の形状がＲ面取り形状となっていて先端が尖った形状となっていない。そのため、縁端効果による特性劣化を抑制することができる。
また、導体部は導体厚さが一定の平坦部を有している。導体部の端部の形状がＲ面取り形状となっていれば縁端効果による特性劣化を改善することはできるので、電極の断面形状を円形とせずに平坦部を設けても許容できる。導体部の厚さはこの平坦部の厚さで定まり、平坦部の厚さを薄くすることによって低背化の要請と両立させることができる。
本発明のセラミック電子部品では、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する上記導体部は、上記内部導体であることが好ましい。
本発明のセラミック電子部品では、上記表面コーナー部の裏面側先端と上記裏面コーナー部の表面側先端が繋がっていることが好ましい。また、上記表面コーナー部の裏面側先端と上記裏面コーナー部の表面側先端の間に、平坦面である側面が存在していることも好ましい。
どちらの態様であっても導体部の端部に尖った形状が存在しないので縁端効果による特性劣化を抑制することができる。
本発明のセラミック電子部品では、上記表面コーナー部の曲率半径と上記裏面コーナー部の曲率半径が異なることが好ましい。
特に、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する上記導体部が、マイクロストリップラインの伝送ラインであり、グランド側に位置する裏面コーナー部の曲率半径が、表面コーナー部の曲率半径よりも大きいことが好ましい。
マイクロストリップラインに代表される伝送ラインに関して、グランドと対抗する側の曲率半径を大きくすることで、電極端部への電界集中を緩和して、より良好な伝送特性を実現させることができる。
本発明のセラミック電子部品では、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する上記導体部の幅がその上記表面側と上記裏面側で異なることが好ましい。
特に、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する上記導体部が、積層セラミックコンデンサの内部電極層であることが好ましい。または、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する上記導体部が、積層セラミックコイルの内部電極層であることも好ましい。
表面コーナー部及び裏面コーナー部を有する導体部の幅がその表面側と裏面側で異なると、導体部の断面形状は略台形状になる。
断面形状が略台形状の電極を積層した積層セラミックコンデンサ又は積層セラミックコイルでは、電極位置の位置ずれに対する特性の変動量を低減させることができる。
本発明のセラミック電子部品では、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有し、表面側の導体部の幅が異なる複数種類の導体部が存在し、上記表面側の導体部の幅と上記裏面側の導体部の幅の差が、表面側の導体部の幅が大きな導体部ほど大きいことが好ましい。
導体部の幅が大きい部分（容量の形成のための部分）では、上記幅の差が大きいと容量特性の変動量を低減させる効果が大きくなる。
一方、導体部の幅が小さい部分（微細配線部分）では、上記幅の差が小さいほうが断面積が小さくなりすぎないので伝送特性の劣化防止に有効である。
以上のことから、導体部の幅が大きい部分では表面側の導体部の幅と裏面側の導体部の幅の差を大きくすることが好ましく、導体部の幅が小さい部分では表面側の導体部の幅と裏面側の導体部の幅の差を小さくすることが好ましい。
本発明のセラミック電子部品では、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有し、上記セラミック絶縁体に埋没した導体部である埋没導体部が存在しており、上記セラミック絶縁体を構成するセラミック層の表面と上記埋没導体部の表面とが平坦面を形成していることが好ましい。
導体部の端部がＲ面取り形状となっていると、セラミック絶縁体に導体部を埋没させる際に、端部への応力集中が緩和され、クラック等の構造欠陥の発生が防止される。
また、セラミック層毎に平坦面を形成させることによって、電子部品全体としてのコプラナリティの改善、層間ショートリスクの低減をすることができる。
本発明のセラミック電子部品では、上記セラミック絶縁体が、複数のセラミック層が積層されてなる絶縁体であり、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する導体部が、上記複数のセラミック層間を電気的に接続する層間接続用導体部と、配線導体部とを含み、上記層間接続用導体部を構成する材料の組成において、上記配線導体部を構成する材料の組成に比べてセラミック成分が多く含まれていることが好ましい。
層間接続用導体部では、導体部内のセラミック成分の含有量が多いと収縮抑制効果を発揮する観点から有利である。一方、配線導体部では、導体部内のセラミック成分の含有量が相対的に少ないと伝送特性改善の観点から有利である。
本発明のセラミック電子部品では、上記セラミック絶縁体が、複数のセラミック層が積層されてなる絶縁体であり、上記表面コーナー部及び上記裏面コーナー部を有する導体部が、上記複数のセラミック層間を電気的に接続する層間接続用導体部と、配線導体部とを含み、上記層間接続用導体部と上記配線導体部を構成する材料の組成が同じであることが好ましい。
層間接続用導体部と配線導体部を構成する材料の組成が同じであると、焼成収縮時に加わる応力の緩和の観点から有利である。
本発明によれば、縁端効果による特性劣化を防止することができ、かつ、低背化との両立が可能となるセラミック電子部品を提供することができる。
図１は、多層セラミック基板の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、積層セラミックコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。 図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、導体部の形状の例を模式的に示す断面図である。 図４（ａ）は、マイクロストリップラインを有するセラミック電子部品の一部を模式的に示す断面図であり、図４（ｂ）は、積層セラミックコンデンサの一例を模式的に示す断面図であり、図４（ｃ）は、積層セラミックコイルの一例を模式的に示す断面図である。 図５（ａ）は、表面側の導体部の幅が異なる複数種類の導体部を有するセラミック電子部品の一部を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、セラミック絶縁体に埋没した導体部である埋没導体部が存在しているセラミック電子部品の一部を模式的に示す断面図である。 図６（ａ）は特許文献１に記載された、金属箔をエッチングすることにより形成された電極の断面形状を模式的に示す断面図であり、図６（ｂ）は導電ペーストをスクリーン印刷して形成された電極の断面形状を模式的に示す断面図である。
以下、本発明のセラミック電子部品について説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。
以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。
本発明のセラミック電子部品としては、大きく分けて多層セラミック基板の場合と、多層セラミック基板等の基板に搭載するＬＣ複合部品等のチップ部品の場合がある。
まず、多層セラミック基板とチップ部品の例を挙げて、本発明のセラミック部品の構成の例、特に導体部の設けられる位置の例について説明する。
図１は、多層セラミック基板の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示す多層セラミック基板１０は、複数のセラミック層２１が積層されてなるセラミック絶縁体２０と、セラミック絶縁体２０の内部に設けられた内部導体３０と、セラミック絶縁体２０の外部に設けられた外部導体４０とを備えている。
内部導体３０は複数のセラミック層２１間を電気的に接続する層間接続用導体部３１であってもよく、配線導体としての配線導体部３２であってもよい。
多層セラミック基板１０の一方の主面上に設けられた外部導体４０（図１で上に示す外部導体）には、チップ部品としての積層セラミックコンデンサ５０やＩＣ６０等が搭載される。チップ部品の外部導体４０への搭載には半田等の接合材６１を使用してもよい。
また、多層セラミック基板１０の他方の主面上に設けられた外部導体４０（図１で下に示す外部導体）は、チップ部品が搭載された多層セラミック基板１０をマザーボード（図示せず）上に実装する際の電気的接続手段として用いられる。
本発明のセラミック電子部品としての多層セラミック基板１０では、内部導体３０及び外部導体４０からなる導体部のうち少なくとも１つが、導体厚さが一定の平坦部と、上記内部導体又は上記外部導体の上記表面から上記裏面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する表面コーナー部と、上記内部導体又は上記外部導体の上記裏面から上記表面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する裏面コーナー部とからなる。
特に、導体部のうち内部導体３０が、平坦部と、表面コーナー部と裏面コーナー部とからなることが好ましい。
このような導体部の形状の例については後で詳述する。
チップ部品としては、多層セラミック基板に搭載するチップ部品、例えば、積層セラミックコンデンサ、積層インダクタ、積層フィルタ等のＬＣ複合部品といった積層セラミック電子部品が挙げられる。また、積層セラミック電子部品以外の種々のセラミック電子部品に対して適用することも可能である。
図２は、積層セラミックコンデンサの一例を模式的に示す断面図である。
図２に示す断面図は、積層セラミックコンデンサの長さ方向（Ｌ方向）と厚さ方向（Ｔ方向）を含むＬＴ断面図である。
図２に示す積層セラミックコンデンサ５０は、複数の誘電体層が積層されてなるセラミック絶縁体５１と、セラミック絶縁体５１の内部に設けられた内部導体としての内部電極層５２（内部電極層５２ａ、５２ｂ及び５２ｃ）及び内部電極層５３（内部電極層５３ａ、５３ｂ及び５３ｃ）とを備えている。
内部電極層５２及び内部電極層５３は、誘電体層の間に配置されており、内部電極層５２は外部導体としての外部電極５４に接続されており、内部電極層５３は外部導体としての外部電極５５に接続されている。
そして、内部電極層５２と内部電極層５３との対向面間で静電容量が発生する。
本発明のセラミック電子部品としての積層セラミックコンデンサ５０では、導体部（内部導体）としての内部電極層が、導体厚さが一定の平坦部と、上記内部導体の上記表面から上記裏面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する表面コーナー部と、上記内部導体の上記裏面から上記表面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する裏面コーナー部とからなる。
このような導体部の形状の例については後で詳述する。
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、導体部の形状の例を模式的に示す断面図である。
図３（ａ）に示す導体部１００は、表面１０１と、表面１０１に対向する裏面１０２とを備えており、導体厚さが一定の平坦部（両矢印Ｐ１及び両矢印Ｐ２で示す）と、表面１０１から裏面１０２方向に向かう表面コーナー部（両矢印Ｃ１で示す）と、裏面１０２から表面１０１方向に向かう裏面コーナー部（両矢印Ｃ２で示す）とを備えている。
表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の間には、平坦面である側面１０３及び側面１０４が存在している。
導体部１００の端部である表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２はＲ面取り形状となっており、先端が尖った形状となっていない。そのため、縁端効果による特性劣化を抑制することができる。
図３（ａ）に示す導体部１００では、表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径は同じである。表面コーナー部及び裏面コーナー部の曲率半径は各コーナー部に内接する内接円の半径である。
また、導体部１００の大部分は導体厚さが一定の平坦部となっている。平坦部の厚さは平坦部Ｐ１及び平坦部Ｐ２の間の距離（両矢印Ｔで示す）であり薄くすることができるので低背化の要請を満足することができる。
本明細書において、導体部の幅は、平坦部の幅として定めることとする。図３（ａ）に示す導体部１００では平坦部の幅は導体部の表面側（両矢印Ｐ１で示す長さ）及び裏面側（両矢印Ｐ２で示す長さ）で同じであり、導体部の幅は導体部の表面側及び裏面側で同じである。
なお、本明細書において、導体厚さが一定であるということは、平坦部の厚さのばらつき（厚さの最大値と厚さの最小値の差）が３μｍ以下であることを意味する。
平坦部の厚さ及び厚さのばらつきを定める際に、平坦部の幅が導体部の表面側及び裏面側で異なる場合（図３（ｃ）に示すような場合）は、平坦部同士が対向する部分で厚さを定めることとし、平坦部とコーナー部が対向する部分は考慮しない。
図３（ｂ）に示す導体部１１０では、表面コーナー部Ｃ１の裏面側先端と裏面コーナー部Ｃ２の表面側先端が繋がっており、表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の間に平坦面である側面が存在しない。そのほかの構成は図３（ａ）に示す導体部１００と同様である。図３（ｂ）に示す導体部１１０でも、表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径は同じである。図３（ｂ）では表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径を示す点線は重なっている。
図３（ｃ）に示す導体部１２０では、表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径が異なり、裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径が、表面コーナー部Ｃ１の曲率半径よりも大きくなっている。
表面コーナー部Ｃ１と裏面コーナー部Ｃ２の間には、平坦面である側面１０３及び側面１０４が存在している。
図３（ｃ）には、表面コーナー部Ｃ１の曲率半径をＲ１、裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径をＲ２で示しており、Ｒ２＞Ｒ１となっている。
また、図３（ｃ）に示す導体部１２０では導体部の幅がその表面側と裏面側で異なっている。具体的には表面側の導体部の幅（両矢印Ｐ１で示す長さ）が、裏面側の導体部の幅（両矢印Ｐ２で示す長さ）よりも大きくなっている。
図３（ｃ）に示す導体部１２０の形状は、全体としては略台形状になっており、本発明のセラミック電子部品の導体部の断面形状としては、このような略台形状の形状が好ましい。
表面コーナー部Ｃ１の曲率半径Ｒ１と裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径Ｒ２が異なる場合、曲率半径の好ましい範囲は、Ｒ１が０．１μｍ以上、１５μｍ以下であり、Ｒ２が０．１μｍ以上、１０００μｍ以下である。
また、導体部の幅がその表面側と裏面側で異なる場合、導体部の幅の比（Ｐ２／Ｐ１で表される比）は０．６以上、０．９８以下であることが好ましい。
続いて、上記のような導体部を備えたセラミック電子部品の具体例と、各セラミック電子部品において上記のような導体部を備えた場合に発揮される効果について説明する。
以下に示すセラミック電子部品は、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示したいずれの形態の導体部を備えていてもよいが、特に言及がない限り図３（ｃ）に示す断面形状が略台形状の導体部を備えている例について説明する。
図４（ａ）は、マイクロストリップラインを有するセラミック電子部品の一部を模式的に示す断面図である。
セラミック電子部品７０では、伝送ライン７２がＲ面取り形状を有する表面コーナー部と裏面コーナー部とを備えた導体部であり、図３（ｃ）に示すような略台形状の導体部となっている。グランド７１と伝送ライン７２の間にはセラミック絶縁体７３が設けられている。
特に伝送ライン７２に関して、グランド７１側に位置する裏面コーナー部Ｃ２の曲率半径Ｒ２を、グランド７１と反対側に位置する表面コーナー部Ｃ１の曲率半径Ｒ１よりも大きくすることが好ましい。
伝送ライン７２の、グランド７１と対向する側のコーナー部の曲率半径を大きくすることで、電極端部への電解集中を緩和して、より良好な伝送特性を実現させることができる。
図４（ｂ）は、積層セラミックコンデンサの一例を模式的に示す断面図であり、積層セラミックコンデンサの幅方向（Ｗ方向）と厚さ方向（Ｔ方向）を含むＷＴ断面図である。
積層セラミックコンデンサの構成としては図２に示した積層セラミックコンデンサと同じであるが、導体部の形状とその効果の関係を説明しやすくするために、異なる向きの断面図を示している。
図４（ｂ）には、図２に示す積層セラミックコンデンサ５０を外部電極を含まない位置（長さ方向の中央付近、図２のＤ−Ｄ′断面）で切断した断面を示している。
積層セラミックコンデンサ５０では、内部電極層５２及び内部電極層５３がそれぞれ図３（ｃ）に示すような略台形状の導体部となっている。また、各内部電極層の台形状の向き（テーパーの向き）は同じである。
積層セラミックコンデンサでは、対向する電極層の面積が大きいほど大きな容量を得ることができるが、対向する電極層の位置がずれると設計通りの容量を得ることができない。
図４（ｂ）において内部電極層５２ａと内部電極層５３ａは、対向する電極層の位置がそろっている例であり、両矢印Ｅ１で示す幅で電極層が対向しているので設計通りの容量を得ることができる。
図４（ｂ）において、内部電極層５２ｂは電極層の位置がずれてしまった例である。
この内部電極層５２ｂと内部電極層５３ｂが対向する幅（両矢印Ｅ２で示す幅）は、内部電極層５２ｂの位置がずれているにもかかわらず上述した両矢印Ｅ１で示す幅と同じである。
このことは、内部電極層５２及び内部電極層５３がそれぞれ図３（ｃ）に示すような略台形状の導体部となっているために、台形の長辺と短辺の差の長さだけは内部電極層の積層時の位置ずれを吸収することができることを意味している。
断面形状が略台形状の電極を積層した積層セラミックコンデンサでは、電極位置の位置ずれに対する容量特性の変動量を低減させることができる。
図４（ｃ）は、積層セラミックコイルの一例を模式的に示す断面図である。
積層セラミックコイル８０では、セラミック絶縁体８１の内部に設けられた導体部として５層の内部電極層を示しており、内部電極層８２（８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ及び８２ｅ）がそれぞれ図３（ｃ）に示すような略台形状の導体部となっている。また、各内部電極層の台形状の向き（テーパーの向き）は同じである。
図４（ｃ）には、５層の内部電極層８２のうち、内部電極層８２ｃだけ位置がずれてしまった例を示している。
積層セラミックコイルにおいては、隣接する内部電極層の間に浮遊容量が生じるが、上述した積層セラミックコンデンサの場合と同様に、内部電極層がそれぞれ図３（ｃ）に示すような略台形状の導体部となっていると、台形の長辺と短辺の差の長さだけは内部電極層の積層時の位置ずれを吸収することができ、浮遊容量ばらつきを低減できる。
また、積層セラミックコイルにおいては、同一箇所に電極を積層するため、電極が有るエリアと電極が無いエリア間でプレスに伴う応力差が生じやすい。薄いセラミックシートを使用する場合では、シート欠陥につながるケースもあるため、導体部の表面と裏面のコーナー部がＲ面取り形状となっていると、シート欠陥が生じるリスクを低減することができる。
図５（ａ）は、表面側の導体部の幅が異なる複数種類の導体部を有するセラミック電子部品の一部を模式的に示す断面図である。
図５（ａ）にはセラミック電子部品９０のセラミック絶縁体９１と、幅の大きい導体部９２と幅の小さい導体部９３を示している。
導体部９２及び導体部９３としては、それぞれ図３（ｃ）に示すような略台形状の導体部を示している。
幅の大きい導体部９２は静電容量を形成させるために有効な導体部である。
導体部９２において、表面側の導体部の幅は両矢印Ｇ１で示す幅であり、裏面側の導体部の幅は両矢印Ｇ２で示す幅である。静電容量を形成させるための導体部の場合、積層セラミックコンデンサの内部電極層の場合と同様に、導体部の形状を略台形状とすることによって電極位置の位置ずれに対する容量特性の変動量を低減させることができる。
そのため、表面側の導体部の幅と裏面側の導体部の幅の差（Ｇ１−Ｇ２で示す長さ）が大きいことが有効である。
幅の小さい導体部９３は信号伝送に使用するために有効な導体部である。
導体部９３において、表面側の導体部の幅は両矢印Ｇ３で示す幅であり、裏面側の導体部の幅は両矢印Ｇ４で示す幅である。
表面側の導体部の幅と裏面側の導体部の幅の差（Ｇ３−Ｇ４で示す長さ）が大きいと、導体部の断面積が小さくなってしまい、伝送特性の劣化につながるため、この差が小さいことが有効である。
以上のことから、表面側の導体部の幅が異なる複数種類の導体部を有するセラミック電子部品においては、幅が大きい導体部では表面側の導体部の幅と裏面側の導体部の幅の差を大きくすることが好ましく、幅が小さい導体部では表面側の導体部の幅と裏面側の導体部の幅の差を小さくすることが好ましい。
図５（ｂ）は、セラミック絶縁体に埋没した導体部である埋没導体部が存在しているセラミック電子部品の一部を模式的に示す断面図である。
図５（ｂ）にはセラミック絶縁体が複数のセラミック層９６ａ、９６ｂ及び９６ｃが積層されてなる絶縁体であるセラミック電子部品９５を示している。
セラミック層９６ａ、セラミック層９６ｂ及びセラミック層９６ｃにはそれぞれ導体部９７ａ、導体部９７ｂ及び導体部９７ｃが埋没している。このような導体部を埋没導体部とも呼ぶ。
そして、各セラミック層の表面と各埋没導体部の表面が平坦面を形成していることが好ましい。各セラミック層に導体部を埋没させることにより、良好なコプラナリティを有するセラミック電子部品とすることができる。
また、各セラミック層に対して導体部が埋没していない状態で同一箇所に導体部を積み重ねてプレスすると、プレス時に導体部間のセラミック層が薄くなりすぎてしまい、セラミック層間の絶縁信頼性が低下することが懸念されるが、各セラミック層に導体部を埋没させることによりこの問題も解決することができる。
また、スクリーン印刷により埋没導体部を形成する場合は、導体部の厚さにバラツキが生じやすいので埋没導体部の埋没の具合が不揃いになる場合がある。埋没が不充分な導体部を同一箇所に積み重ねると、セラミック層が薄くなりすぎてしまうことがある。この観点からは感光性の導電ペーストを用いて導体部を形成することが好ましい。
また、導体部の端部がＲ面取り形状となっていると、セラミック絶縁体に導体部を埋没させる際に、端部への応力集中が緩和され、クラック等の構造欠陥の発生が防止される。
図５（ｂ）にはセラミック電子部品の一部のみを示しているが、内部導体のみを埋没導体部としてもよく、外部導体のみを埋没導体部としてもよく、内部導体と外部導体の両方を埋没導体部としてもよい。
また、セラミック層の収縮を抑制するための拘束層を有するセラミック電子部品の場合、拘束層に導体部を埋没させてもよい。
セラミック絶縁体を構成する材料としては、低温焼結セラミック材料を含有することが好ましい。低温焼結セラミック材料とは、セラミック材料のうち、１０００℃以下の焼成温度で焼結可能であり、ＡｇやＣｕ等との同時焼成が可能である材料を意味する。
低温焼結セラミック材料としては、例えば、クオーツやアルミナ、フォルステライト等のセラミック材料にホウ珪酸ガラスを混合してなるガラス複合系低温焼結セラミック材料、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系低温焼結セラミック材料、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック材料やＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系セラミック材料等を用いた非ガラス系低温焼結セラミック材料等が挙げられる。
導体部を構成する材料としては、金属材料を含むことが好ましい。また、セラミック材料やガラス材料が添加されていてもよい。
金属材料としては、Ａｕ、Ａｇ又はＣｕを含むことが好ましく、Ａｇ又はＣｕを含むことがより好ましい。Ａｕ、Ａｇ及びＣｕは低抵抗であるため、特に、セラミック電子部品が高周波用途である場合に適している。
また、セラミック材料としては、アルミナ、チタニア等があげられる。
ガラス材料としては、シリカ、ホウ素等があげられる。
また、セラミック絶縁体と導体部の境界面にアルミナやチタニアといったセラミック成分が分布していることが好ましい。焼結収縮の抑制効果、高温領域での密着性改善効果が期待できる。
表面コーナー部及び裏面コーナー部を有する導体部が、複数のセラミック層間を電気的に接続する層間接続用導体部と、配線導体部とを含む場合、層間接続用導体部を構成する材料の組成においては、配線導体部を構成する材料の組成に比べてセラミック成分が多くてもよく、層間接続用導体部と配線導体部を構成する材料の組成が同じであってもよい。
層間接続用導体部を構成する材料の組成において、配線導体部を構成する材料の組成に比べてセラミック成分が多く含まれている場合、層間接続用導体部では、導体部内のセラミック成分の含有量が多いと収縮抑制効果を発揮する観点から有利である。一方、配線導体部では、導体部内のセラミック成分の含有量が相対的に少ないと伝送特性改善の観点から有利である。
層間接続用導体部と配線導体部を構成する材料の組成が同じである場合、焼成収縮時に加わる応力の緩和の観点から有利である。
表面コーナー部及び裏面コーナー部を有する導体部が、複数のセラミック層間を電気的に接続する層間接続用導体部と、配線導体部とを含む場合、層間接続用導体部及び配線導体部の両方について平坦部の幅が導体部の表面側及び裏面側で異なることが好ましく、平坦部の幅が導体部の表面側から裏面側に変化する向きが層間接続用導体部及び配線導体部で同じであることが好ましい。すなわち、層間接続用導体部と配線導体部の断面形状としてのテーパーの向きが同じであることが好ましい。
テーパーの向きが同じであると、焼成収縮時に加わる応力の緩和の観点から有利である。
本発明のセラミック電子部品の導体部は、少なくとも１つが表面コーナー部及び裏面コーナー部を有する導体部であればよく、コーナー部を有さない導体部が存在していてもよい。また、表面コーナー部又は裏面コーナー部のいずれかを有さない導体部が存在していてもよい。
続いて、本発明のセラミック電子部品の製造方法の一例につき説明する。以下には、図１に示す多層セラミック基板であるセラミック電子部品を製造する方法として説明する。
本発明のセラミック電子部品を製造する方法は、セラミック絶縁体の原料粉末を含むセラミックグリーンシートを準備する工程と、上記セラミックグリーンシート上に感光性の導電ペーストを付与する導電ペースト付与工程と、上記導電ペーストに対して、マスクを介して露光し、現像して導体パターンを形成するパターン形成工程と、パターン形成したセラミックグリーンシートを焼成する工程とを含むことが好ましい。
まず、セラミック絶縁体の原料粉末を含むセラミックグリーンシートを準備する。セラミックグリーンシートは、焼成後にセラミック層となるものである。
セラミックグリーンシートは、例えば低温焼結セラミック材料のようなセラミック原料の粉末と、有機バインダと溶剤とを含有するスラリーを、ドクターブレード法等によってシート状に成形したものである。上記スラリーには、分散剤、可塑剤等の種々の添加剤が含有されていてもよい。
セラミックグリーンシートの厚さは限定されるものではないが、例えば５μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。
必要に応じて、特定のセラミックグリーンシートに、層間接続用導体部を形成するための貫通孔を形成する。貫通孔の形成はメカパンチ、ＣＯ２レーザー、ＵＶレーザー等を使用して行うことができる。穴径も任意であり、例えば２０μｍ以上、２００μｍ以下とすることが好ましい。
次に、セラミックグリーンシート上に感光性の導電ペーストを付与する導電ペースト付与工程を行う。
感光性の導電ペーストは、セラミックグリーンシート全体にベタ印刷することが好ましい。また、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成した場合は貫通孔内にも感光性の導電ペーストを充填してもよい。
なお、貫通孔内には感光性でない導電ペーストを充填することにしてもよい。
感光性の導電ペーストは、金属材料と感光性有機成分とを含有することが好ましい。
また、セラミック材料やガラス材料を含有していてもよい。
金属材料は、導体部を構成する材料として説明した金属材料と同様である。
感光性の導電ペースト中の金属材料の含有量は特に限定されないが、７０重量％以上、９５重量％以下であることが好ましい。
感光性有機成分としては、例えば、アルカリ可溶ポリマー、感光性モノマー及び光重合開始剤を含有する。
アルカリ可溶ポリマーとしては、例えば、側鎖にカルボキシル基を有するアクリル系重合体を用いることができる。側鎖にカルボキシル基を有するアクリル系重合体は、例えば、不飽和カルボン酸とエチレン性不飽和化合物を共重合させることによって製造することができる。
不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸及びこれらの無水物等が挙げられる。一方、エチレン性不飽和化合物としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、フマル酸モノエチル等のフマル酸エステル等が挙げられる。
また、側鎖にカルボキシル基を有するアクリル系共重合体としては、以下のような形態の不飽和結合を導入したものを用いてもよい。
１）アクリル系共重合体の側鎖のカルボキシル基に、これと反応可能な、例えばエポキシ基等の官能基を有するアクリル系モノマーを付加する。
２）側鎖のカルボキシル基の代わりにエポキシ基が導入されてなる上記アクリル系共重合体に、不飽和モノカルボン酸を反応させた後、さらに飽和又は不飽和多価カルボン酸無水物を導入する。
また、側鎖にカルボキシル基を有するアクリル系共重合体としては、重量平均分子量（Ｍｗ）が５００００以下、かつ酸価が３０以上１５０以下のものが好ましい。
感光性モノマーとしては、例えば、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレートを用いることができる。感光性モノマーとしては、その他にも、ヘキサンジオールトリアクリレート、トリプロピレングリコールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ステアリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、トリデシルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化グリセリルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート等を用いることができる。また、上記化合物の分子内のアクリレートの一部又は全てをメタクリレートに変えたものを用いることもできる。
光重合開始剤としては、例えば、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オンを用いることができる。光重合開始剤としては、その他にも、ベンジル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、４−ベンゾイル−４’−メチルジフェニルサルファイド、ベンジルジメチルケタール、２−ｎ−ブトキシ−４−ジメチルアミノベンゾエート、２−クロロチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジイソプロピルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２−ジメチルアミノエチルベンゾエート、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル、ｐ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、２，４−ジメチルチオキサントン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォルメート、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−１−ブタノン、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルフォスフィンオキサイド等を用いることができる。
感光性の導電ペーストは、感光性有機成分として、溶剤を含有することが好ましい。その他、増感剤、消泡剤等を含有してもよい。溶剤、増感剤及び消泡剤については、特に制約はなく、種々のものを用いることができる。
感光性の導電ペースト中の感光性有機成分の含有量は特に限定されないが、７０重量％以上、９５重量％以下であることが好ましい。
感光性の導電ペーストは、その他、分散剤、沈降防止剤等の添加剤を含有してもよい。
セラミックグリーンシートに付与した感光性の導電ペーストに対して、マスクを介して露光し、現像して導体パターンを形成する。導体パターンを形成することにより、配線導体としての配線導体部が設けられる。
露光はＵＶ光を用いて行い、弱アルカリ性の現像液を使用して未硬化部を除去することによって導体パターンを形成することができる。
上記方法により形成される導体部の形状は、導体厚さが一定の平坦部と、内部導体又は外部導体の表面から裏面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する表面コーナー部と、内部導体又は外部導体の裏面から表面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する裏面コーナー部とからなる形状となる。
導体部の形状に関しては、金属材料の平均粒径（好ましくはφ１μｍ以上、５μｍ以下）、印刷膜厚（好ましくは５μｍ以上、２０μｍ以下）、露光条件（好ましくは１０ｍＪ以上、２０００ｍＪ以下）、現像条件（現像時間、現像液の濃度又は組成、現像温度等）を適正化することで、各コーナー部の曲率半径や表面側及び裏面側の導体部の幅を調整することが可能となる。
なお、グリーンシートには、感光性の導電ペーストを用いて形成した導体部に加えて、導電ペーストをスクリーン印刷することにより導体部を形成してもよい。
また、パターン形成したグリーンシートを複数枚準備する際に、感光性の導電ペーストを用いて形成した導体部を有するグリーンシートと、導電ペーストをスクリーン印刷することにより形成したグリーンシートをそれぞれ準備してもよい。
パターン形成したグリーンシートを積層し、圧着することにより積層体を形成する。
圧着時の圧力と温度は任意に設定することができる。
このとき、適正な圧力を加えることにより導体部の形状を調整することもできる。
続いて、積層体をセッターやサヤ等の焼成用治具の上に載置された状態で焼成炉に投入し、焼成を行う。焼成炉としてはバッチ炉、ベルト炉を用いることができる。
また、導体部を形成する金属材料として銅を使用する場合は還元性雰囲気で焼成することが好ましい。
必要に応じて焼成前にブレイクラインを形成しておくことが好ましい。ブレイクラインの形成方法としてはレーザーやギロチンカット（ハーフカット）、ダイサー（ハーフカット）等を選択することができる。
焼成工程における焼成雰囲気、焼成温度、昇温速度を適正化することで、導体部の焼結収縮挙動を調整し、導体部にコーナー部を形成させ、導体部の形状を調整することができる。
必要に応じて、焼成後に外部導体に対してメッキを行うことが好ましい。メッキとしてはＮｉ−Ｓｎメッキ、無電解Ａｕメッキ等を選択することができる。
そして、焼成及びメッキ後にブレイクラインに沿ってブレイクを行い、セラミック電子部品ごとに分割する。
上記したセラミック電子部品の製造方法では、焼成前の生の積層体の焼結温度では実質的に焼結しない無機材料（Ａｌ２Ｏ３等）を主成分とする拘束グリーンシートを準備し、生の積層体の最表面に拘束グリーンシートを配置した状態で生の積層体を焼成してもよい。この場合、拘束グリーンシートは、焼成時において実質的に焼結しないので収縮が生じず、積層体に対して主面方向での収縮を抑制するように作用する。その結果、セラミック電子部品の寸法精度を高めることができる。
１０ 多層セラミック基板（セラミック電子部品）
２０、５１、７３、８１、９１ セラミック絶縁体
２１、９６ａ、９６ｂ、９６ｃ セラミック層
３０ 内部導体
３１ 層間接続用導体部
３２ 配線導体部
４０ 外部導体
５０ 積層セラミックコンデンサ（セラミック電子部品）
５２、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５３、５３ａ、５３ｂ、５３ｃ （積層セラミックコンデンサの）内部電極層
５４、５５ 外部電極
６０ ＩＣ
６１ 接合材
７０、９０、９５ セラミック電子部品
７１ グランド
７２ 伝送ライン
８０ 積層セラミックコイル（セラミック電子部品）
８２、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ （積層セラミックコイルの）内部電極層
９２ 幅の大きい導体部
９３ 幅の小さい導体部
９７、９７ａ、９７ｂ、９７ｃ 埋没導体部
１００、１１０、１２０ 導体部
１０１ 表面
１０２ 裏面
１０３、１０４ 側面

Claims (11)

  1. セラミック絶縁体と、
    前記セラミック絶縁体の内部に設けられた内部導体及び前記セラミック絶縁体の外部に設けられた外部導体とからなる導体部と、を備えたセラミック電子部品であって、
    前記導体部のそれぞれは、表面と、前記表面に対向する裏面とを備えており、
    前記導体部のうちの少なくとも１つは、導体厚さが一定の平坦部と、前記内部導体又は前記外部導体の前記表面から前記裏面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する表面コーナー部と、前記内部導体又は前記外部導体の前記裏面から前記表面方向に向かい、Ｒ面取り形状を有する裏面コーナー部とからなり、
    前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する前記導体部の幅がその前記表面側と前記裏面側で異なり、
    前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有し、表面側の導体部の幅が異なる複数種類の導体部が存在し、
    前記表面側の導体部の幅と前記裏面側の導体部の幅の差が、表面側の導体部の幅が大きな導体部ほど大きいことを特徴とするセラミック電子部品。
  2. 前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する前記導体部は、前記内部導体である請求項１に記載のセラミック電子部品。
  3. 前記表面コーナー部の裏面側先端と前記裏面コーナー部の表面側先端が繋がっている請求項１又は２に記載のセラミック電子部品。
  4. 前記表面コーナー部の裏面側先端と前記裏面コーナー部の表面側先端の間に、平坦面である側面が存在している請求項１又は２に記載のセラミック電子部品。
  5. 前記表面コーナー部の曲率半径と前記裏面コーナー部の曲率半径が異なる請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック電子部品。
  6. 前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する前記導体部が、マイクロストリップラインの伝送ラインであり、グランド側に位置する裏面コーナー部の曲率半径が、表面コーナー部の曲率半径よりも大きい請求項５に記載のセラミック電子部品。
  7. 前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する前記導体部が、積層セラミックコンデンサの内部電極層である請求項１〜６のいずれかに記載のセラミック電子部品。
  8. 前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する前記導体部が、積層セラミックコイルの内部電極層である請求項１〜７のいずれかに記載のセラミック電子部品。
  9. 前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有し、前記セラミック絶縁体に埋没した導体部である埋没導体部が存在しており、前記セラミック絶縁体を構成するセラミック層の表面と前記埋没導体部の表面とが平坦面を形成している請求項１〜８のいずれかに記載のセラミック電子部品。
  10. 前記セラミック絶縁体が、複数のセラミック層が積層されてなる絶縁体であり、
    前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する導体部が、前記複数のセラミック層間を電気的に接続する層間接続用導体部と、配線導体部とを含み、前記層間接続用導体部を構成する材料の組成において、前記配線導体部を構成する材料の組成に比べてセラミック成分が多く含まれている請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック電子部品。
  11. 前記セラミック絶縁体が、複数のセラミック層が積層されてなる絶縁体であり、
    前記表面コーナー部及び前記裏面コーナー部を有する導体部が、前記複数のセラミック層間を電気的に接続する層間接続用導体部と、配線導体部とを含み、前記層間接続用導体部と前記配線導体部を構成する材料の組成が同じである請求項１〜９のいずれかに記載のセラミック電子部品。
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