WO2016002789A1

WO2016002789A1 - 積層型電子部品の製造方法

Info

Publication number: WO2016002789A1
Application number: PCT/JP2015/068849
Authority: WO
Inventors: 誠治後藤
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2016-01-07
Also published as: CN106663536A; JP6390705B2; JPWO2016002789A1; CN106663536B

Abstract

　隣接する内部電極の間の距離が狭い場合であっても、オーバーラップを抑えながら絶縁部を形成することができ、積層時に段差が生じることを抑制することが可能な積層型電子部品の製造方法を提供する。　本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、セラミックグリーンシート１１の内部電極１５が形成された領域以外の領域に絶縁部２０を有する。隣接する内部電極１５の間の領域に、内部電極１５の一部と重なるように、所定の間隔を空けながら絶縁ペースト１６を供給することにより複数の絶縁膜１６ａを形成し、複数の絶縁膜１６ａが形成されたセラミックグリーンシート１１を積層してプレスすることにより複数の絶縁膜１６ａを流動させ、内部電極１５が形成された領域以外の領域に、複数の絶縁膜１６ａが一体となった絶縁部２０を形成する。

Description

積層型電子部品の製造方法

　本発明は、積層時に内部電極の有効面積を広くすることができるとともに、セラミック積層体に生じる段差を抑制することが可能な積層型電子部品の製造方法に関する。

　近年、電子機器の高機能化、小型化、薄膜化等の要求に伴い、セラミック積層体の厚みを均一にすることが困難になってきている。例えば複数枚のセラミックグリーンシートを積層する場合、コンデンサ、抵抗、インダクタ、バリスタ、フィルタ等を構成する導体膜、抵抗体膜等が形成されている位置によって、積層時の厚みが大きく異なり、セラミック積層体に生じる段差が大きくなる原因となる。

　そこで、例えば特許文献１には、電極印刷部の間にセラミックペーストのような絶縁ペーストをスクリーン印刷により充填する積層型セラミック電子部品の製造方法が開示されている。特許文献１では、絶縁ペーストを電極印刷部の間に充填することでセラミックグリーンシートに凹凸が生じるのを抑制し、複数のセラミックグリーンシートを積層した場合であっても段差を生じにくくしている。

特開２００４－０９６０１０号公報

　しかし、電子部品が小型化することにより、隣接する電極間の幅はどんどん狭くなり、細い線幅の絶縁ペーストを電極間に充填することが困難になってきている。したがって、特許文献１に開示されている製造方法では、細い線幅の絶縁ペーストを電極印刷部の間に充填することができずに、結果として段差が生じるのを抑制することが困難になるという問題点があった。図７は、従来の積層型電子部品の製造方法の問題点を説明するための積層時の模式断面図である。

　図７に示すように、グリーンシート１００には、所定の間隔で電極１１０が印刷されている。電極１１０と電極１１０との間には、絶縁ペーストとしてセラミックペースト１２０が充填されている。しかし、電極１１０と電極１１０との間の距離が狭いことから、セラミックペースト１２０が電極１１０の上部にも付着し、オーバーラップした状態となっている。

　この状態で、複数のグリーンシート１００が積層されているため、セラミックペースト１２０がオーバーラップしている部分では厚みが大きくなり、他の部分よりも突出して段差となりやすい。したがって、段差が生じることを抑制することは実際には困難であ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、隣接する内部電極の間の距離が狭い場合であっても、オーバーラップを抑えながら絶縁部を形成することができ、積層時に段差が生じることを抑制することが可能な積層型電子部品の製造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積層型電子部品の製造方法は、セラミックグリーンシートの内部電極が形成された領域以外の領域に絶縁部を有する積層型電子部品の製造方法であって、隣接する前記内部電極の間の領域に、前記内部電極の一部と重なるように、所定の間隔を空けながら絶縁ペーストを供給することにより複数の絶縁膜を形成し、前記複数の絶縁膜が形成された前記セラミックグリーンシートを積層してプレスすることにより前記複数の絶縁膜を流動させ、前記内部電極が形成された領域以外の領域に、前記複数の絶縁膜が一体となった絶縁部を形成することを特徴とする。

　上記構成では、隣接する内部電極の間の領域に、所定の間隔を空けながら絶縁ペーストを供給する。これにより、隣接する内部電極の間の領域に、絶縁膜が流動して変形することが可能な隙間を確保することができるので、セラミックグリーンシートの積層・プレス工程において、隙間が埋まるように絶縁膜を変形させて充填することが可能となる。また、内部電極の一部と重なる部分の絶縁膜は、隣接する内部電極の間の隙間へ向かって流動するので、流動後に形成される絶縁部が内部電極に対してオーバーラップすることを抑制できる。したがって、セラミックグリーンシートを積層した場合であっても段差が生じることを抑制することができ、電子部品をより薄膜化することが可能となる。

　さらに、内部電極の一部と重なるように内部電極を跨いで絶縁ペーストを供給するので、内部電極以外の領域パターンに厳密に合わせた高精度なパターンを必要としない。また、印刷するドットを重ね合わせるのではなく、所定の間隔を空けながら絶縁ペーストを供給するので、ドットを微細化したり、ドットの形成位置を高精度化したりする必要がない。これにより、設備の低コスト化を図ることができるとともに、印刷時間を短縮することが可能となる。

　また、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、前記絶縁膜は、前記内部電極の高さよりも高くなるように形成され、プレス後の前記絶縁部は前記内部電極の高さ以下となるように形成されることが好ましい。

　上記構成では、絶縁膜が内部電極の高さよりも高くなるように形成されるので、隣接する内部電極の間の領域に絶縁部を確実に形成することができる。また、絶縁膜が内部電極の高さよりも高くなるように形成されるので、プレス時に、内部電極よりも絶縁膜に対して優先的に圧力をかけることができる。これにより、絶縁膜の流動が促され、絶縁膜が隣接する内部電極の間の隙間へ誘導されやすくなる。したがって、隣接する内部電極の間の領域に絶縁部を確実に形成することができる。

　また、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、前記セラミックグリーンシートを平面視した場合、少なくとも一の前記セラミックグリーンシートの前記絶縁膜は、他の前記セラミックグリーンシートの前記絶縁膜に対してずれた位置に形成されることが好ましい。

　上記構成では、少なくとも一のセラミックグリーンシートの絶縁膜は、他のセラミックグリーンシートの絶縁膜に対してずれた位置に形成されるので、セラミック積層体に生じる段差の蓄積の影響を抑制することができる。また、段差の蓄積を起因とするプレス時のセラミックグリーンシートの位置ずれを抑制することが可能となる。

　また、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、前記絶縁ペーストをインクジェット方式により供給することが好ましい。

　上記構成では、絶縁ペーストをインクジェット方式により供給するので、積層する各層ごとに印刷形状を容易に変更することができる。したがって、絶縁ペーストの供給位置を工夫することにより、セラミック積層体に生じる段差の影響を抑制することができる。

　上記構成によれば、隣接する内部電極の間の領域に、絶縁膜が流動して変形することが可能な隙間を確保することができるので、セラミックグリーンシートの積層・プレス工程において、隙間が埋まるように絶縁膜を変形させて充填することが可能となる。また、内部電極の一部と重なる部分の絶縁膜は、隣接する内部電極の間の隙間へ向かって流動するので、流動後に形成される絶縁部が内部電極に対してオーバーラップすることを抑制できる。したがって、セラミックグリーンシートを積層した場合であっても段差が生じることを抑制することができ、電子部品をより薄膜化することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法に用いる印刷装置の構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法における、セラミックグリーンシートに絶縁ペーストを供給して乾燥させることで絶縁膜を形成した直後の状態を示す三面図である。本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法における、セラミックグリーンシートに形成した絶縁膜を流動させている途中の状態を示す二面図である。本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法における、セラミックグリーンシートに絶縁部が形成された状態を示す二面図である。本発明の実施の形態２に係る積層型電子部品の製造方法における、絶縁膜が同じ位置に形成された複数のセラミックグリーンシートを積層した状態を示す模式図である。本発明の実施の形態２に係る積層型電子部品の製造方法における、絶縁膜が異なる位置に形成された複数のセラミックグリーンシートを積層した状態を示す模式図である。従来の積層型電子部品の製造方法の問題点を説明するための積層時の模式断面図である。

　以下、図面を参照ながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法に用いる印刷装置の構成を示す模式図である。図１の例では、印刷方法としてインクジェット方式を採用し、ワークの隣接する内部電極１５の間の領域Ｎに絶縁ペースト１６を供給している。

　図１に示すように、印刷装置１は、被印刷物であるワーク１１を搭載することが可能なステージ１２を備えている。ステージ１２は、左右方向（Ｘ軸方向）及び前後方向（Ｙ軸方向）に移動することが可能な機構を有しており、ワーク１１の上部に備えているインクの液滴１３を滴下するヘッド１４との位置関係を変動させることができる。したがって、ステージ１２に搭載されたワーク１１の所望の位置にインクの液滴１３を滴下することができる。

　もちろん、ステージ１２が移動することに限定されるものではなく、ヘッド１４のみがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能であっても良く、ヘッド１４及びステージ１２の両方が移動可能であっても良く、ヘッド１４とステージ１２との相対的位置を変動することができさえすれば良い。

　被印刷物であるワーク１１は、ステージ１２に搭載できれば良く、例えば長尺のシート状であっても良い。また、ロール（図示せず）にワーク１１を巻き付け、ロールの回転によりワーク１１をステージ１２へ送り込み、搭載する方式であっても良い。また、ステージ１２自体がロール状であり、ワーク１１を巻き付けた状態で印刷する方式であっても良い。

　ワーク１１は、本実施の形態では、矩形状の複数の内部電極１５が配列状に形成されたセラミックグリーンシートである（以下、セラミックグリーンシート１１）。セラミックグリーンシート１１は、樹脂フィルムにセラミックペーストを塗布し、乾燥させたセラミックグリーンシートである。

　なお、セラミックグリーンシート１１への内部電極１５の形成方法は、インクジェット方式の他、スクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、真空成膜エッチング等であっても良い。この場合に、オフセット転写技術を併用しても良い。内部電極１５の材料としては、ニッケル、銀、銅等の金属粒子を溶剤に分散したものを適用することができる。

　本実施の形態１では、隣接する内部電極１５の間の領域Ｎに、内部電極１５の一部と重なるように所定の間隔を空けながら絶縁ペースト１６を供給する。図２は、本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法における、セラミックグリーンシート１１に絶縁ペースト１６を供給して乾燥させることで絶縁膜を形成した直後の状態を示す三面図である。図２（ａ）は、セラミックグリーンシート１１に絶縁ペースト１６を供給して乾燥させることにより絶縁膜を形成した状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ－Ｂ断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

　図２に示すように、隣接する内部電極１５の間の領域Ｎを跨いで、両端が内部電極１５の一部と重なるように絶縁ペースト１６を滴下する。絶縁ペースト１６は所定の間隔を空けながら複数滴下される。なお、絶縁ペースト１６は、セラミック粒子、樹脂材料、溶媒等を含む材料である。

　次に、絶縁ペースト１６を自然乾燥又は強制乾燥させる。乾燥させることにより、絶縁ペースト１６の溶媒が蒸発し、複数の絶縁膜１６ａが形成される。複数の絶縁膜１６ａも、隣接する内部電極１５の間に、内部電極１５の一部と重なるように、所定の間隔で並んでいる。絶縁膜１６ａの高さは、内部電極１５の高さよりも高くなるように形成されている。絶縁膜１６ａは、セラミック粒子が樹脂材料で結合された状態にあり、ある程度の定形性がある。

　実施の形態１において、内部電極１５の高さは、例えば１μｍ～３μｍである。仮に、内部電極１５の高さを１．５μｍとした場合、絶縁膜１６ａの高さは１．５～２μｍである。また、隣接する内部電極１５の間の距離は、例えば４０μｍ～１００μｍである。仮に、隣接する内部電極１５の間の距離を４０μｍとした場合、絶縁膜１６ａの直径は５０～５５μｍである。この場合の絶縁膜１６ａの形成ピッチは６０μｍであり、隣接する絶縁膜１６ａの間の距離は５～１０μｍである。

　図３は、本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法における、セラミックグリーンシート１１に形成した絶縁膜１６ａを流動させている途中の状態を示す二面図である。図３（ａ）は、セラミックグリーンシート１１に形成した絶縁膜１６ａを流動させている途中の状態を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。

　図３に示すように、内部電極１５及び絶縁膜１６ａが形成された複数のセラミックグリーンシート１１を積層して１０００ｋｇ／ｍｍ^２程度の圧力でプレスする。図３では、分かりやすいようにプレスされた１枚のセラミックグリーンシート１１のみを示している。

　プレス工程においては、圧力が絶縁膜１６ａの樹脂材料の結合力を超えた場合に、絶縁膜１６ａが流動を開始する。また、高温下においてプレス工程を実施した場合には、樹脂材料の結合が緩むため、絶縁膜１６ａはより流動しやすくなる。

　プレスされることにより、溶媒が蒸発しただけで完全に固化していない絶縁膜１６ａは、隣接する内部電極１５の間の領域Ｎに沿って流動する。そして、流動して変形した絶縁膜１６ａ同士が接続されて一体となり、絶縁部２０が形成される。

　図４は、本発明の実施の形態１に係る積層型電子部品の製造方法における、セラミックグリーンシート１１に絶縁部が形成された状態を示す二面図である。図４（ａ）は、セラミックグリーンシート１１に絶縁部が形成された状態を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。

　図４に示すように、複数のセラミックグリーンシート１１を積層してプレスする。図４では、分かりやすいようにプレス終盤の１枚のセラミックグリーンシート１１のみを示している。

　プレスされることにより、流動して変形した絶縁膜１６ａ同士が接続されて一体となり、絶縁部２０として、隣接する内部電極１５の間の隙間２１を充填する。この状態では、形成された絶縁部２０の高さは、内部電極１５の高さ以下となるよう、供給時の絶縁ペースト１６の塗布量を定めることが好ましい。複数のセラミックグリーンシート１１を積層及びプレスした場合に内部電極１５の一部に重なるように形成された絶縁膜１６ａが流動することにより、内部電極１５と絶縁部２０とがオーバーラップする部分が無くなるので、段差が生じることを抑制することができる。

　積層された複数のセラミックグリーンシート１１のプレスを完了後、セラミック積層体のカット、脱脂、焼成、外部電極形成等の工程を経て積層型電子部品が製造される。

　以上のように本実施の形態１によれば、隣接する内部電極１５の間の領域Ｎに、絶縁膜１６ａが流動して変形することが可能な隙間（空間）２１を確保することができるので、セラミックグリーンシート１１の積層・プレス工程において、隙間２１が埋まるように絶縁膜１６ａを変形させて充填することが可能となる。また、内部電極１５の一部と重なる部分の絶縁膜１６ａは、隣接する内部電極１５の間の隙間２１へ向かって流動するので、流動後に形成される絶縁部２０が内部電極１５に対してオーバーラップすることを抑制できる。したがって、セラミックグリーンシート１１を積層した場合であっても段差が生じることを抑制することができ、電子部品をより薄膜化することが可能となる。

　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２に係る積層型電子部品の製造方法は、１枚のセラミックグリーンシート１１を作成する工程は実施の形態１と同様であるので、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本実施の形態２は、絶縁膜を形成する位置を変えて、セラミックグリーンシート１１を積層する点で実施の形態１とは相違する。

　図５は、本発明の実施の形態２に係る積層型電子部品の製造方法における、絶縁膜１６ａが同じ位置に形成された複数のセラミックグリーンシート１１を積層した状態を示す模式図である。図５（ａ）は、セラミックグリーンシート１１に絶縁膜１６ａを形成した状態を示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ－Ｅ断面図であり、図５（ｃ）は、複数のセラミックグリーンシート１１を積み重ねた後であってプレス前の状態を示す図５（ａ）のＥ－Ｅ断面図である。

　図５（ａ）に示すように、実施の形態１と同様、隣接する内部電極１５の間の領域Ｎを跨いで、両端が内部電極１５の一部と重なるように絶縁ペースト１６を所定の間隔を空けながら複数滴下する。絶縁ペースト１６は、内部電極１５の高さよりも高くなるように塗布される。塗布された絶縁ペースト１６は、表面張力等によりその高さが維持される。

　そして、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜１６ａが形成された複数のセラミックグリーンシート１１を積層する。絶縁膜１６ａが形成されている位置がすべてのセラミックグリーンシート１１で同じであるので、図５（ｃ）に示すように、積層した場合には、絶縁ペースト１６が供給されている位置の厚みが厚くなり、段差が生じることになる。

　そこで、本実施の形態２では、絶縁ペースト１６を供給する位置をずらしている。図６は、本発明の実施の形態２に係る積層型電子部品の製造方法における、絶縁膜１６ａが異なる位置に形成された複数のセラミックグリーンシート１１を積層した状態を示す模式図である。図６（ａ）は、セラミックグリーンシート１１の異なる位置に絶縁膜１６ａを形成した状態を示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＦ－Ｆ断面図であり、図６（ｃ）は、複数のセラミックグリーンシート１１を積み重ねた後であってプレス前の状態を示す図６（ａ）のＦ－Ｆ断面図である。

　図６（ａ）に示すように、一層目は、隣接する内部電極１５の間の領域Ｎを跨いで、両端が内部電極１５の一部と重なるように絶縁ペースト１６を所定の間隔を空けながら複数滴下する。そして、一層目で滴下した絶縁ペースト１６と絶縁ペースト１６との間の位置に、二層目は絶縁ペースト１６を滴下している。

　次に、図６（ｂ）に示すように、複数のセラミックグリーンシート１１を、絶縁ペースト１６の位置が互い違いになるように一層目と二層目とを交互に積層する。一層目及び二層目のセラミックグリーンシート１１を平面視した場合、絶縁膜１６ａの形成されている位置がずれているので、図６（ｃ）に示すように、複数のセラミックグリーンシート１１を積層した場合に段差が小さくなる。

　以上のように本実施の形態２によれば、絶縁膜１６ａを形成する位置を、積層する複数のセラミックグリーンシート１１において互い違いになるようにすることで、積層時の段差の蓄積の影響を抑制することができる。もちろん、すべてのセラミックグリーンシート１１において絶縁膜１６ａを形成する位置が互い違いになるようにする必要はなく、少なくとも一のセラミックグリーンシート１１において、他のセラミックグリーンシート１１と異なる位置に絶縁膜１６ａを形成することによっても本実施の形態の効果を奏することができる。また、一及び他のセラミックグリーンシート１１を平面視した場合、それぞれの絶縁膜１６ａが完全に重なり合う位置でなく、絶縁膜１６ａの端同士が少し重なる位置であっても本実施の形態の効果を奏することができる。

　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。例えば上述した実施の形態では、絶縁ペーストをインクジェット方式にて供給する場合を例に挙げて説明しているが、他の印刷方法、例えばスクリーン印刷方式、ディスペンス方式等であってもよい。他の印刷方法によって形成した絶縁膜であっても、後のプレス工程により絶縁膜を流動させ、内部電極が形成された領域以外の領域に絶縁部を形成することができる。

　１１　セラミックグリーンシート
　１５　内部電極
　１６　絶縁ペースト
　１６ａ　絶縁膜
　２０　絶縁部
　２１　隙間
　Ｎ　隣接する内部電極の間の領域

Claims

　セラミックグリーンシートの内部電極が形成された領域以外の領域に絶縁部を有する積層型電子部品の製造方法であって、
　隣接する前記内部電極の間の領域に、前記内部電極の一部と重なるように、所定の間隔を空けながら絶縁ペーストを供給することにより複数の絶縁膜を形成し、
　前記複数の絶縁膜が形成された前記セラミックグリーンシートを積層してプレスすることにより前記複数の絶縁膜を流動させ、前記内部電極が形成された領域以外の領域に、前記複数の絶縁膜が一体となった絶縁部を形成することを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
　前記絶縁膜は、前記内部電極の高さよりも高くなるように形成され、プレス後の前記絶縁部は前記内部電極の高さ以下となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品の製造方法。
　前記セラミックグリーンシートを平面視した場合、少なくとも一の前記セラミックグリーンシートの前記絶縁膜は、他の前記セラミックグリーンシートの前記絶縁膜に対してずれた位置に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層型電子部品の製造方法。
　前記絶縁ペーストをインクジェット方式により供給す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積層型電子部品の製造方法。