JPH05190375A - 銅多層セラミック基板の製造方法及びそれに用いる銅ペースト - Google Patents

銅多層セラミック基板の製造方法及びそれに用いる銅ペースト

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JPH05190375A
JPH05190375A JP4021919A JP2191992A JPH05190375A JP H05190375 A JPH05190375 A JP H05190375A JP 4021919 A JP4021919 A JP 4021919A JP 2191992 A JP2191992 A JP 2191992A JP H05190375 A JPH05190375 A JP H05190375A
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copper
ceramic
internal electrode
electrode
paste
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Koji Tani
広次 谷
Kazuhito Oshita
一仁 大下
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/008Selection of materials
    • H01G4/0085Fried electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0425Copper-based alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部電極とセラミック層との間や内部電極中
にボイドが発生することを防止するとともに、内部電極
の反りに伴うチップの変形や、電極切れなどの構造欠陥
を排除して信頼性を向上させる。 【構成】 所定の粒径の銅粉末を所定の含有率になるよ
うに有機ビヒクル、溶剤などの添加成分と配合した銅ペ
ースト2を、膜厚が1〜3μmになるようにセラミック
グリーンシート1上に塗布した後、セラミックグリーン
シート1を複数枚積層して焼成する。また、銅ペースト
は、平均粒径が0.5〜2μm、粒径範囲が0.3〜4
μmの銅粉末を、含有率が40〜60重量%になるよう
に有機ビヒクル、溶剤などの添加成分と配合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、セラミック層と内部
電極である銅層を交互に積層してなる銅多層セラミック
基板の製造方法及び銅多層セラミック基板製造用の銅ペ
ーストに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、図2に示すように、セラミック
層1と銅層(内部電極)2を交互に積層した銅多層セラ
ミック基板を用い、その両端部に外部電極(端面電極)
3を形成してなる銅多層セラミック部品(積層セラミッ
クコンデンサ)を製造する場合、従来は、まず、銅(C
u)ペースト(内部電極2)をセラミックグリーンシー
ト(セラミック層1)上に印刷し、このセラミックグリ
ーンシートを複数枚積層、圧着し、適当なチップ寸法に
カットした後、側面に外部電極(端面電極)3となる銅
ペーストを塗布し、還元性雰囲気または中性雰囲気(例
えば、N2雰囲気)中で焼成(co-fire)することによ
り、その製造を行っている。そして、上記の銅多層セラ
ミック基板の製造に用いられている内部電極用の銅ペー
ストは、金属銅粉末と有機ビヒクルや溶剤などの添加成
分とを所定の割合で配合することにより調製されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、積層セラミッ
クコンデンサなど、銅多層セラミック基板を用いた製品
に対する大容量化、高密度化への要求が強くなるにとも
ない、セラミック層1の薄膜化が進むとともに、内部電
極2である銅層の積層数が増大し、非酸化性雰囲気中
で焼成した場合に、内部電極用の銅ペースト中の有機ビ
ヒクルの除去効果、すなわち脱バインダ効果が不十分に
なり、図2に示すように、セラミック層1と内部電極2
との間や内部電極2中にボイド4が発生してそのまま残
存し、製品の特性を劣化させるという問題点があり、ま
た、セラミック層1と内部電極2の収縮率の差によ
り、外部電極(端面電極)3や内部電極2の反りにとも
なう電極切れや銅多層セラミック部品(チップ)自体の
変形などが発生し、また、外部電極(端面電極)3と内
部電極2との接触不良が発生するという問題点(構造欠
陥)がある。
【0004】本願発明は、上記問題点を解決するもので
あり、内部電極とセラミック層との間や内部電極中にボ
イドが発生することを防止するとともに、内部電極の反
りにともなうチップの変形や電極切れなどの構造欠陥を
排除して信頼性を向上させることが可能な銅多層セラミ
ック基板の製造方法及び銅多層セラミック基板製造用の
銅ペーストを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明の銅多層セラミック基板の製造方法は、セ
ラミック層と銅層を交互に積層してなる銅多層セラミッ
ク基板の製造方法において、所定の粒径の銅粉末を所定
の含有率になるように有機ビヒクル、溶剤などの添加成
分と配合した銅ペーストを、膜厚が1〜3μmになるよ
うにセラミックグリーンシート上に塗布した後、前記セ
ラミックグリーンシートを複数枚積層して焼成すること
を特徴とする。
【0006】また、本願発明の銅ペーストは、平均粒径
が0.5〜2μm、粒径範囲が0.3〜4μmの銅粉末
を、含有率が40〜60重量%になるように有機ビヒク
ル、溶剤などの添加成分と配合したことを特徴とする。
【0007】
【作用】本願発明の銅多層セラミック基板の製造方法に
おいては、所定の粒径の銅粉末を所定の含有率になるよ
うに有機ビヒクルや溶剤などの添加成分と配合した銅ペ
ーストを、1〜3μmの膜厚になるように塗布すること
により、セラミックグリーンシート上に薄くて均一な銅
ペースト層(内部電極)が形成されるため、セラミック
グリーンシートを積層して焼成する工程での、銅ペース
ト層(内部電極)中の有機ビヒクルの除去効果(脱バイ
ンダ効果)が向上し、ボイドの発生を抑制することが可
能になる。
【0008】また、セラミックグリーンシート上の銅ペ
ースト層の膜厚が薄く、均一で、かつ銅粉末の含有率が
所定の割合に制御されていることから、内部電極の反り
にともなうチップの変形や電極切れ、あるいは、外部電
極(端面電極)を形成した場合の外部電極と内部電極と
の接触不良などの構造欠陥の発生を確実に抑制すること
が可能になる。
【0009】また、本願発明の銅多層セラミック基板製
造用の銅ペーストにおいては、銅粉末の平均粒径が0.
5〜2μm、粒径範囲が0.3〜4μmであり、また、銅
粉末の含有率が40〜60重量%になるように銅粉末が
有機ビヒクルや溶剤などの添加成分と配合されているこ
とから、上記本願発明の銅多層セラミック基板の製造方
法にこの銅ペーストを用いることにより、ボイドの発生
や構造欠陥の発生を確実に防止、抑制することが可能に
なる。
【0010】
【実施例】以下、本願発明の実施例を図に基づいて説明
する。図1は、本願発明の一実施例にかかる方法により
製造される銅多層セラミック基板を用いた銅多層セラミ
ック部品(積層セラミックコンデンサ)を示す断面図で
ある。この銅多層セラミック部品は、誘電体であるセラ
ミック層1と銅層(内部電極)2を交互に積層するとと
もに、その両端部に外部電極(端面電極)3を配設する
ことにより形成されている。
【0011】次に、この銅多層セラミック部品の製造方
法の一例について説明する。 まず、セラミック材料に、Ba−Al−Si系のガラ
ス複合材料を配合し、ドクターブレード法によりシート
(セラミックグリーンシート)を作成する。 次いで、平均粒径が0.5μm、1μm及び3μmの銅
粉末を用い、これに銅粉末の含有率が40〜60重量%
となるように、エトセル系樹脂、アクリル系樹脂及びア
ラキド樹脂からなる有機ビヒクル及び溶剤(例えば、テ
ルピネオール系溶剤など)を添加し、3本ロールの混練
機を用いて混練することにより内部電極用の銅ペースト
を調製する。 それから、この銅ペーストを、膜厚が1〜3μmの範
囲になるように、厚膜スクリーン印刷法を用いてセラミ
ックグリーンシート上に印刷(塗布)し、所定の電極パ
ターンを形成する。 次いで、銅ペーストを印刷(塗布)したセラミックグ
リーンシートを複数枚積層、圧着した後、所定のチップ
寸法にカットする。 その後、カットされたチップの両端側に外部電極(端
面電極)用の導電性ペースト(この実施例では上記で
調製した銅ペーストを用いているが、他の導電性ペース
トを用いてもよい)を印刷(塗布)する。 それから、このチップをN2雰囲気中で、900〜1
000℃の温度条件下に1〜2時間焼成する(実施例1
〜3)。
【0012】なお、比較のため、上記銅ペースト中の銅
粉末の粒径や含有率あるいは銅ペーストの膜厚などを変
えて、上記実施例と同様の方法で銅多層セラミック部品
(積層セラミックコンデンサ)を製造した(比較例1〜
3)。実施例及び比較例の銅多層セラミック部品(試
料)についてボイドの発生状態及びチップの変形状態を
観察した。その結果を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】表1に示すように、銅ペースト(内部電
極)の膜厚、銅粉末の含有率などが本願発明の実施例の
範囲外にある比較例の銅多層セラミック部品(試料)に
おいては、いずれも、ボイドの発生及びチップの変形が
認められた。これに対し、本願発明の実施例の銅多層セ
ラミック部品においては、いずれの試料についてもボイ
ドの発生は認められず、また、内部電極の反りにともな
うチップの変形や電極切れなどの構造欠陥も認められな
かった。(図1参照)
【0015】なお、本願発明の銅多層セラミック基板の
製造方法において、十分な効果を得るためには、セラミ
ックグリーンシート上に塗布する銅ペースト(内部電
極)の膜厚が1〜3μmの範囲にあることが好ましい。
【0016】また、銅ペースト(内部電極)の膜厚を上
記1〜3μmの範囲に制御するためには、銅ペースト
は、平均粒径が0.5〜2μm、粒径範囲が0.3〜4
μmの銅粉末を用いることが好ましく、さらに、銅ペー
スト中の銅粉末の含有率が40〜60重量%になるよう
に銅粉末と有機ビヒクルや溶剤などの添加成分とを配合
することが好ましい。
【0017】上記実施例では、積層セラミックコンデン
サの製造方法について説明したが、本願発明の銅多層セ
ラミック基板の製造方法は、積層セラミックコンデンサ
に限らず、セラミック層と銅層とを積層した銅多層セラ
ミック基板の製造方法に広く利用することができる。
【0018】また、本願発明の銅ペーストにおいては、
有機ビヒクルや溶剤の種類などは上記実施例により限定
されるものではなく、発明の効果を損わない範囲におい
て、種々の応用を加えることが可能である。
【0019】
【発明の効果】上述のように、本願発明の銅多層セラミ
ック基板の製造方法は、銅粉末の含有率及び粒径を制御
した銅ペーストを、膜厚が1〜3μmになるようにセラ
ミックグリーンシート上に塗布した後、これを複数枚積
層して焼成するようにしているので、銅ペースト(内部
電極)中の有機ビヒクルの除去効果(脱バインダ効果)
が向上し、ボイドの発生を確実に抑制して信頼性を向上
させることができる。
【0020】また、セラミックグリーンシート上の銅ペ
ースト層の膜厚が薄く、均一で、かつ銅粉末の含有率が
所定の割合に制御されていることから、内部電極の反り
にともなうチップの変形や電極切れなどの構造欠陥を排
除して信頼性を向上させることができる。
【0021】さらに、一層内の電極占有面積、電極配線
密度が向上し、基板の高密度化を図ることが可能になる
とともに、全体の厚みを増大させることなく積層枚数を
増加させて大容量を得ることが可能になるため、設計の
自由度が向上して製品の高機能化を図ることができる。
【0022】さらに、本願発明の銅多層セラミック基板
製造用の銅ペーストは、平均粒径が0.5〜2μm、粒
径範囲が0.3〜4μmの銅粉末を、含有率が40〜6
0重量%になるように有機ビヒクル、溶剤などの添加成
分と配合するようにしているので、この銅ペーストを用
いることにより、本願発明の銅多層セラミック基板の製
造方法の効果を十分に発揮させることが可能になり、ボ
イドの発生や構造欠陥の発生を確実に防止、抑制するこ
とができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の銅多層セラミック基板の製造方法を
利用して製造した銅多層セラミック部品(積層セラミッ
クコンデンサ)を示す断面図である。
【図2】従来の銅多層セラミック基板の製造方法を利用
して製造した銅多層セラミック部品(積層セラミックコ
ンデンサ)を示す断面図である。
【符号の説明】
1 セラミック層 2 銅ペースト(内部電極) 3 外部電極(端面電極) 4 ボイド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック層と銅層を交互に積層してな
    る銅多層セラミック基板の製造方法において、所定の粒
    径の銅粉末を所定の含有率になるように有機ビヒクル、
    溶剤などの添加成分と配合した銅ペーストを、膜厚が1
    〜3μmになるようにセラミックグリーンシート上に塗
    布した後、前記セラミックグリーンシートを複数枚積層
    して焼成することを特徴とする銅多層セラミック基板の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 平均粒径が0.5〜2μm、粒径範囲が
    0.3〜4μmの銅粉末を、含有率が40〜60重量%
    になるように有機ビヒクル、溶剤などの添加成分と配合
    したことを特徴とする銅多層セラミック基板製造用の銅
    ペースト。
JP4021919A 1992-01-09 1992-01-09 銅多層セラミック基板の製造方法及びそれに用いる銅ペースト Pending JPH05190375A (ja)

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