JPH0737748A - 積層セラミック電子部品の製造方法及びセラミックグリーンシート供給体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層セラミック電子部品において、金属膜と
セラミック層との間のデラミネーションの発生を抑制
し、また金属膜の成分がセラミック層へ拡散することに
よる特性劣化を抑制する。 【構成】 支持フィルム１上に異なる金属からなる複数
の金属層２，３，４を積層させた金属膜５を形成し、こ
の金属膜を内部電極または配線回路として用いるような
積層セラミック電子部品を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層セラミックコンデ
ンサ、多層セラミック基板、積層バリスタ、積層圧電素
子等の積層セラミック電子部品を製造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、積層セラミック電子部品の分野に
おいても、回路部品の高密度化に伴い、小型化及び高性
能化が要望されている。

【０００３】積層セラミックコンデンサは、従来より、
内部電極となる金属膜を有したセラミックグリーンシー
トを複数枚積層し、これを熱圧着した後焼成することに
より製造されている。従来の製造方法では、まず、有機
フィルム支持体、例えばポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルム上にドクターブレード法によりシー
ト状のセラミックグリーンシートを形成し、その上に内
部電極となる金属、例えばパラジウム、銀パラジウム、
Ｎｉ等の導電ペーストを所定のパターンにスクリーン印
刷する。次に、導電ペーストで内部電極を形成したセラ
ミックグリーンシートを複数枚積層し、厚み方向にプレ
スすることにより圧着し、これによって得られた積層体
を、個々の積層コンデンサを得るため切断する。次に、
得られた個々の積層体を焼成して焼結体とし、焼結体の
表面の所定の領域に外部電極となる導電ペーストを塗布
焼付けし、積層セラミックコンデンサとしている。

【０００４】また、特開昭６０−８３３１５号公報及び
特開昭６４−４２８０９号公報では、セラミックグリー
ンシート上に蒸着などの薄膜形成法により金属薄膜を形
成し、この金属薄膜を内部電極として用いる技術が提案
されている。薄膜形成法により形成した金属薄膜を内部
電極として用いることにより、セラミック層の薄膜化が
可能となり、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを
得ることが可能となる。

【０００５】また、多層セラミック基板においても同様
に、導電ペーストを印刷して配線を形成したセラミック
グリーンシートを積層し焼成して焼結体とし、多層セラ
ミック基板を製造している。また、各セラミック層間の
回路配線を、薄膜形成法によって形成する方法も知られ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな積層セラミック電子部品においては、焼結後におい
てセラミック層と金属膜との間でデラミネーションが発
生し易いという問題があった。このため、積層セラミッ
クコンデンサ等においては、内部電極間の短絡や、耐電
圧の低下など信頼性の低下を招くという問題があった。

【０００７】また多層セラミック基板においては、金属
膜中の成分が絶縁セラミック層に拡散し特性劣化を生じ
る場合があった。本発明の目的は、金属膜とセラミック
層とのデラミネーションの発生の抑制や、金属膜中の成
分がセラミック層へ拡散することによる特性劣化の抑制
を実現することのできる積層セラミック電子部品の製造
方法及び該製造方法において用いることのできるセラミ
ックグリーンシート供給体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従う製造方法
は、金属膜を有するセラミックグリーンシートを積層
し、焼成することによって積層セラミック電子部品を製
造する方法であり、異なる金属からなる複数の金属層を
積層させた金属膜を支持フィルム上に形成する工程と、
支持フィルム上の金属膜をセラミックグリーンシート上
に転写しセラミックグリーンシートを積層する工程とを
備えることを特徴としている。

【０００９】本発明のセラミックグリーンシート供給体
は、支持フィルムと、支持フィルム上に異なる金属から
なる複数の金属層を積層させて形成した金属膜と、支持
フィルムの金属膜が形成された側に積層されたセラミッ
クグリーンシートとを備えることを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の製造方法において、金属膜のセラミッ
クグリーンシートへの転写は、セラミックグリーンシー
ト上に支持フィルム上の金属膜を載せ、支持フィルムを
剥離して金属膜をセラミックグリーンシート上に転写し
てもよいし、金属膜を有する支持フィルムの上にスラリ
ーを塗布するなどしてセラミックグリーンシートを形成
し、このセラミックグリーンシートを他のセラミックグ
リーンシート上に積層した後、支持フィルムを剥離する
際にセラミックグリーンシート上に金属膜を残し転写さ
せてもよい。

【００１１】金属膜とセラミックス層との間のデラミネ
ーションは、金属膜を薄膜形成法により形成した場合に
特に生じ易いものであるが、本発明における金属膜の形
成方法は特に限定されるものではなく、導電ペーストの
塗布により形成させたものでもよいし、蒸着、スパッタ
リングまたはイオンプレーティング等の薄膜形成法やメ
ッキなどの薄膜形成法により形成させたものでもよい。

【００１２】本発明における金属膜の金属の材質は特に
限定されるものではないが、導電性に優れた金属が好ま
しく、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｄなどが挙
げられる。

【００１３】比較的高温で焼結され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においては、内
部電極となる金属膜として、一般に、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ
などが用いられている。このような積層セラミックコン
デンサ等において金属膜とセラミック層との間のデラミ
ネーションの発生を抑制する場合には、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐ
ｄなどの金属からなる金属層と、これらの金属よりも酸
化速度が大きい金属からなる金属層とを組み合わせ積層
し金属膜とすることが好ましい。このような酸化速度が
大きな金属としては、Ｃｕ、Ａｌなどを挙げることがで
きる。

【００１４】各種金属の酸化速度の評価は、例えば１０
０℃〜３００℃の温度まで酸素分圧１０^-2〜１０^-6ａｔ
ｍの雰囲気下で加熱した際の重量増加率を測定すること
により評価することができる。このような酸化速度は、
単に金属の種類のみで異なるものではなく、成膜の条件
等によっても異なるものである。

【００１５】ＰＥＴフィルム上に２μｍの厚みで、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、またはＰｄを蒸着させ、これら
の各金属膜について２００℃、酸素分圧１０^-3ａｔｍの
雰囲気での加熱による重量増加率を測定してところ、表
１のようになった。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１において、酸化速度は以下の式から算
出している。 酸化速度＝Ｗ₁ −Ｗ₀ ＝ΔＷｍｇ／ｃｍ² ，ｈｒ （ここで、Ｗ₁ は酸化後の重量、Ｗ₀ は酸化前の重量を
示す。）本発明に従い異なる金属からなる複数の金属層
を積層した金属膜は、焼成の際に合金化される場合が多
いので、金属膜における金属層の配置は特に限定される
ものではないが、セラミック層との間のデラミネーショ
ンの発生を抑制するためには、ＣｕまたはＡｌなどの酸
化速度の大きな金属の金属層をセラミック層と接するよ
うに配置しておくことが好ましい。すなわち、本発明に
おいて金属膜が３層以上の構造である場合には、内側の
層にＮｉ、Ａｇ、Ｐｄなどの酸化速度の小さな金属層を
配置し、外側のセラミック層と接する部分にＣｕまたは
Ａｌなどの金属層を配置してサンドイッチ構造とするこ
とが好ましい。

【００１８】また、多層セラミック基板などのように、
比較的低温で焼成される場合には、回路配線を形成する
金属膜として、Ｃｕなどが用いられている。このような
金属膜のＣｕ成分が焼成の際の加熱によってセラミック
層へ拡散すると特性劣化を招く。このような場合、本発
明に従い、異なる金属からなる複数の金属層を積層させ
て金属膜を形成させることによりＣｕなどの金属の拡散
を抑制することができる。例えば、Ｃｕの金属層の両側
にＡｇ層やＮｉ層を配置しサンドイッチ構造とすること
により、Ｃｕのセラミック層への拡散を抑制することが
できる。

【００１９】

【実施例の説明】実施例１ まず、図１に示すように、ＰＥＴフィルムなどの支持フ
ィルム１の上に、Ｃｕ層２を平均０．１μｍ程度の厚み
となるように蒸着した後、このＣｕ層２の上に、Ｎｉ層
３を１μｍ程度の厚みとなるように蒸着する。さらに、
このＮｉ層３の上に、Ｃｕ層２と同様に、平均０．１μ
ｍ程度の厚みとなるようにＣｕ層４を蒸着し、支持フィ
ルム１上に金属膜５を形成する。

【００２０】この金属膜５の上にフォトレジストを塗布
し、通常用いられるフォトリソグラフィー法により金属
膜５を積層セラミックコンデンサの内部電極となるよう
にパターン化する。

【００２１】次に、図２を参照して、このようにしてパ
ターン化した金属膜５を有する支持フィルム１上に、セ
ラミックスラリー６を塗布し、電極セラミック一体化シ
ートを作製する。なおセラミックスラリー６としては、
チタン酸バリウムを主成分としたセラミック粉末、有機
バインダー及び有機溶剤からなるスラリーを用いた。塗
布後のセラミックグリーンシート７の厚みは１０μｍで
あった。

【００２２】以上のようにして得られた電極セラミック
一体化シートを用いて、積層セラミックコンデンサを作
製した。図３に示すように、まず支持フィルム１１上に
セラミックグリーンシート１２（厚み１００μｍ）が形
成された、内部電極の形成されていないセラミック一体
化シートを受台１５の上に載せた。このセラミックグリ
ーンシート１２の上に、上述のようにして作製した、内
部電極の形成されたセラミック一体化シートを、セラミ
ックグリーンシート７がセラミックグリーンシート１２
の上に重なるように積層し、加圧プレス１３によって加
圧した。受台１５にはヒーター１６が、加圧プレス１３
にはヒーター１４が備えられており、加圧の際これらの
ヒーターにより加熱した。温度８０℃、圧力５０ｋｇ／
ｃｍ² の条件で支持フィルム１側から加圧し、加圧後支
持フィルム１を剥離し、金属膜５をセラミックグリーン
シート７上に転写した。

【００２３】このようにして積層したセラミックグリー
ンシートの上に、積層セラミックコンデンサとなるよう
に内部電極のパターンの位置が異なる他のセラミックグ
リーンシートを同様にして積層した。このようにして内
部電極のパターンの位置が異なるセラミックグリーンシ
ートを所定枚数積層し、最後に厚み１００μｍの内部電
極の形成されていないセラミックグリーンシートを積層
し、多数の積層セラミック積層体を含むマザーの積層体
を得た。次に、これを個々の積層セラミックコンデンサ
となるように２×１．２５ｍｍのチップ状に切断した。
得られた積層体を焼成して焼結体とた。焼成温度は１３
００℃とし、酸素分圧１０^-8.5ａｔｍの雰囲気下で焼成
した。焼結体の表面の所定の領域に外部電極となる導電
ペーストを塗布し、焼付けて積層セラミックコンデンサ
を得た。

【００２４】実施例２ 図４に示すように、支持フィルム２１上に、平均０．１
μｍ程度の厚みのＣｕ層２２を蒸着により形成し、次
に、このＣｕ層２２の上に、Ｎｉ層を１μｍ程度の厚み
になるように蒸着する。さらに、Ｎｉ層２３の上に、平
均０．１μｍ程度の厚みのＡｌ層２４を蒸着により形成
する。以上のようにして、支持フィルム２１上に金属膜
２５を形成し、このシートを用い実施例１と同様にして
電極セラミック一体化シートを作製し、これを用いて積
層セラミックコンデンサを製造した。

【００２５】実施例３ 図５に示すように、支持フィルム３１上に、平均０．１
μｍ程度の厚みのＣｕ層３２を蒸着により形成し、この
Ｃｕ層３２の上に平均０．２μｍ程度の厚みのＡｇ層３
３を蒸着した後、平均０．５μｍ程度の厚みのＰｄ層３
４をメッキにより形成した。このＰｄ層３４の上に、平
均０．１μｍ程度の厚みのＣｕ層３５を蒸着により形成
した。以上のようにして支持フィルム３１上に金属膜３
６を形成し、このシートを用い実施例１と同様にして、
電極セラミック一体化シートを作製し、積層セラミック
コンデンサを製造した。

【００２６】実施例４ 図６に示すように、支持フィルム４１上に、平均０．１
μｍ程度の厚みのＣｕ層４２を蒸着により形成し、この
上に平均０．２μｍ程度の厚みのＡｇ層４３を蒸着によ
って形成した後、このＡｇ層４３の上に平均０．５μｍ
程度の厚みのＰｄ層をメッキにより形成した。このＰｄ
層４４の上に平均０．１μｍ程度の厚みのＡｌ層４５を
形成した。以上のようにして、支持フィルム４１上に金
属膜４６を形成し、実施例１と同様にして、電極セラミ
ック一体化シートを作製し、積層セラミックコンデンサ
を製造した。

【００２７】比較例１ 図７に示すように、支持フィルム５１上に、平均１μｍ
程度の厚みのＮｉ層５２を蒸着により形成し、このシー
トを用いて、実施例１と同様にして、電極セラミック一
体化シートを作製し、積層セラミックコンデンサを製造
した。

【００２８】以下、導電ペーストを塗布して金属膜を形
成する実施例及び比較例について説明する。実施例５ 支持フィルム上にチタン酸バリウムを主成分としたセラ
ミック粉末、有機バインダー及び有機溶剤からなるスラ
リーを塗布し、セラミックシートを作製した。このシー
ト上に、Ｃｕペーストを用い、焼成後の厚みが０．８μ
ｍとなるように電極パターンを印刷した。このようにし
て形成したＣｕ層の上に、Ｎｉペーストを焼成後の厚み
が３．０μｍとなるように重ねて印刷し、さらにそのに
Ｃｕペーストを焼成後の厚みが０．８μｍとなるように
重ねて印刷した。このようにして得られた電極セラミッ
ク一体化シートを用いて、実施例１と同様にして、積層
セラミックコンデンサを作製した。なお焼成温度は１３
００℃ではなく、１２５０℃とした。

【００２９】比較例２ 支持フィルム上にＮｉペーストを焼成後の厚みが３．０
μｍとなるようにパターン印刷した。この電極上に、チ
タン酸バリウムを主成分としたセラミック粉末、有機バ
インダー及び有機溶剤からなるスラリーを塗布し、電極
セラミック一体化シートを作製した。この電極セラミッ
ク一体化シートを用い、実施例１と同様にして、積層セ
ラミックコンデンサを製造した。

【００３０】以上のようにして得られた実施例１〜５並
びに比較例１，２の積層セラミックコンデンサのデラミ
ネーションの発生率を評価するため、得られた焼結体を
樹脂で固め、さらに研磨を行い光学顕微鏡によって断面
を観察した。サンプル２０個中におけるデラミネーショ
ン発生のコンデンサの数を求めた。

【００３１】また、得られた積層セラミックコンデンサ
について、耐湿負荷試験を行った。試験条件は、１２１
℃、湿度１００％、気圧２ａｔｍの条件下で、１６Ｖを
４０時間印加したときのサンプル２０個中のＩＲ劣化数
を測定し評価した。これらの結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から明らかなように、実施例１〜５の
積層セラミックコンデンサにおいては、研磨断面にデラ
ミネーションが観察されず、耐湿負荷試験におけるＩＲ
劣化不良も発生していないことがわかる。これに対し
て、比較例１，２の積層セラミックコンデンサには、研
磨断面にデラミネーションが観察された。また耐湿負荷
試験におけるＩＲ劣化不良も多数発生していることがわ
かる。

【００３４】以下、本発明の製造方法に従い、多層セラ
ミック基板を製造する実施例について説明する。実施例６ ＰＥＴフィルムなどの支持フィルム上に平均０．３μｍ
程度の厚みのＡｇ層を形成し、その上に平均３μｍ程度
の厚みのＣｕ層を形成し、その上に平均０．３μｍ程度
の厚みのＡｇ層をそれぞれ蒸着により形成することによ
って、支持フィルム上にサンドイッチ構造の金属膜を形
成した。このようにして形成した金属膜上にフォトレジ
ストを塗布し、通常用いられるフォトリソグラフィー法
によって金属膜を所定の配線パターンとなるようにパタ
ーン化した。

【００３５】このような配線パターンを形成した支持フ
ィルム上に、セラミックスラリーを塗布し、厚み１０μ
ｍのセラミックグリーンシートを有する配線セラミック
一体化シートを作製した。なお、スラリーとしては、ア
ルミナＡｌ₂ Ｏ₃ とホウケイ酸ガラスの粉末をそれぞれ
重量比で４５：５５となるように調整し、有機バインダ
ーとともに溶媒中に分散したスラリーを用いた。

【００３６】次に、このようにして得られた配線セラミ
ック一体化シートに、レーザーによってスルーホールを
形成し、形成されたスルーホール内にアルミナパウダー
を混ぜた銀ペーストを充填した。

【００３７】このようにして得られた配線セラミック一
体化シートを、実施例１と同様にして積層し圧着して積
層体を得た。得られた積層体を、３ｍｍ角の矩形状に切
断し、８００℃で焼成した。得られた焼成体に、外部接
続端子をメッキによって取り付け、多層セラミック基板
を得た。

【００３８】実施例７ 支持フィルム上に、平均０．３μｍ程度の厚みのＮｉ
層、平均３μｍ程度の厚みのＣｕ層、及び平均０．３μ
ｍ程度の厚みのＮｉ層を順次形成し、支持フィルム上に
金属膜をそれぞれ蒸着により形成した。実施例６と同様
にして、通常のフォトリソグラフィー法によってパター
ン化して配線セラミック一体化シートを作製した。

【００３９】得られた配線セラミック一体化シートを用
いて、実施例６と同様にして積層し、積層体を得た。得
られた積層体を３ｍｍ角の矩形状に切断し、空気中３５
０℃で３時間脱脂を行った後、非酸化雰囲気中８００℃
で２時間焼成した。

【００４０】比較例３ 支持フィルム上に、平均３μｍ程度の厚みのＣｕ層のみ
を蒸着により形成しこれを金属膜として、実施例６と同
様にして配線セラミック一体化シートを作製し、これを
積層した後、焼成して多層セラミック基板とした。

【００４１】実施例６及び７並びに比較例３の多層セラ
ミック基板について、それぞれ断面を研磨し、Ｎｉ及び
Ｃｕの基板内への拡散濃度を調べた。その結果、実施例
６及び７は、Ｎｉ，Ｃｕの拡散が見られなかったのに対
し、比較例３の多層セラミック基板では、金属／セラミ
ック界面から２μｍの距離までＣｕの拡散が見られ、そ
の部分の絶縁抵抗が低下していた。

【００４２】

【発明の効果】本発明の製造方法に従えば、異なる金属
膜からなる複数の金属層を積層させた金属膜を支持フィ
ルム上に形成し、この金属膜をセラミックグリーンシー
ト上に転写している。積層セラミックコンデンサ等にお
いては、Ｃｕ及びＡｌなどの酸化速度の大きな金属から
なる金属層を金属層に積層させることにより、セラミッ
ク層に対する金属膜の密着性を高めることができ、デラ
ミネーションの発生を抑制することができる。また多層
セラミック基板等においては、Ａｇ及びＮｉなどの金属
からなる金属層でＣｕなどの拡散し易い成分を含む金属
層を挟むサンドイッチ構造とすることにより、金属膜の
成分がセラミック層に拡散するのを抑制することがで
き、特性の劣化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う実施例１において形成した支持フ
ィルム上の金属膜を示す断面図。

【図２】本発明に従う実施例１において金属膜を有した
支持フィルム上にセラミックスラリーを塗布する状態を
示す断面図。

【図３】本発明に従う実施例１においてセラミックグリ
ーンシートを積層する状態を示す断面図。

【図４】本発明に従う実施例２において形成した支持フ
ィルム上の金属膜を示す断面図。

【図５】本発明に従う実施例３において支持フィルム上
に形成した金属膜を示す断面図。

【図６】本発明に従う実施例４において支持フィルム上
に形成した金属膜を示す断面図。

【図７】比較例１において支持フィルム上に形成した金
属膜を示す断面図。

【符号の説明】

１…支持フィルム ２，４…Ｃｕ層 ３…Ｎｉ層 ５…金属膜 ６…セラミックスラリー ７…セラミックグリーンシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 達也 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属膜を有するセラミックグリーンシー
   トを積層し焼成することによって積層セラミック電子部
   品を製造する方法であって、 異なる金属からなる複数の金属層を積層させた金属膜を
   支持フィルム上に形成する工程と、 前記支持フィルム上の金属膜をセラミックグリーンシー
   ト上に転写しセラミックグリーンシートを積層する工程
   とを備える、積層セラミック電子部品の製造方法。
2. 【請求項２】 支持フィルムと、 該支持フィルム上に異なる金属からなる複数の金属層を
   積層させて形成した金属膜と、 前記支持フィルムの金属膜が形成された側に積層された
   セラミックグリーンシートとを備える、セラミックグリ
   ーンシート供給体。