JP4968411B2 - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、電子部品の薄層化、高特性化につれて、セラミックグリーンシートの積層枚数が増加し、積層工程に要する時間が長くなって、生産性が低下するに至っている。
セラミック層と内部電極が積層され、セラミック層を介して内部電極が互いに対向するように配設された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
(a)基材上に、有機系バインダーと溶剤とセラミック原料とを含むセラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程と、
(b)前記セラミックグリーンシート上に、有機系バインダーと導電成分とを含む内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程と、
(c)前記セラミックグリーンシートおよび前記内部電極パターン上に、前記セラミックグリーンシートおよび前記内部電極パターンに含まれる前記有機系バインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布、乾燥して未硬化の保護樹脂層を形成する工程と、
(d)未硬化の前記保護樹脂層上に、前記セラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程と、
(e)前記セラミックグリーンシート上に、前記内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程とを備え、
前記(c)〜(e)の工程を1回以上行うことを特徴としている。
セラミック層と内部電極が交互に積層され、セラミック層を介して内部電極が互いに対向するように配設された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
(a)基材上に、有機系バインダーと導電成分とを含む内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程と、
(b)前記内部電極パターンおよびその周囲の前記基材上に、前記内部電極パターンに含まれる前記有機系バインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布、乾燥して未硬化の保護樹脂層を形成する工程と、
(c)未硬化の前記保護樹脂層上に、有機系バインダーと溶剤とセラミック原料とを含むセラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程と、
(d)前記セラミックグリーンシート上に、前記内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程と、
(e)前記セラミックグリーンシート上および前記内部電極パターン上に、前記セラミックグリーンシートおよび前記内部電極パターンに含まれる前記有機系バインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布、乾燥して未硬化の保護樹脂層を形成する工程と、
(f)未硬化の前記保護樹脂層上に有機系バインダーと溶剤とセラミック原料とを含むセラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程とを備え、
前記(d)〜(f)の工程を1回以上行うことを特徴としている。
すなわち、本発明は、内部電極パターン上、または内部電極パターンおよびセラミックグリーンシート上に、該セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンのバインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布して未硬化の保護樹脂層を形成し、しかる後にその上に、セラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成するようにしているので、セラミックスラリーを直接に内部電極パターンおよびセラミックグリーンシートに接触させないようにすることが可能になり、シートアタックを確実に抑制、防止することが可能になる。
なお、段差吸収層用セラミックペーストは、その成分が、内部電極パターンに含まれる有機系バインダーを溶解しにくいものであることが望ましいが、内部電極パターンとはその周縁部で接するだけであることから、それほど厳密な要件となるものでない。
なお、この場合、段差吸収層の形成されていない領域に付与される内部電極ペーストは、その成分が、段差吸収層に含まれる有機系バインダーを溶解しにくいものであることが望ましいが、内部電極ペーストはその周縁部において段差吸収層に接するだけであることから、それほど厳密な要件となるものでない。
なお、保護樹脂層の厚さが0.03μm未満になると、シートアタックを防止する作用が不十分になり、0.20μmを超えるとデラミネーションが生じやすくなる傾向がある。
図1に示すように、この積層セラミックコンデンサは、積層セラミック素子(積層セラミック電子部品素子)51中に、セラミック層52を介して、複数の内部電極53a,53bが積層され、かつ、セラミック層52を介して互いに対向する内部電極53a,53bが交互に積層セラミック素子51の異なる側の端面54a,54bに引き出されて、該端面に形成された外部電極55a,55bに接続された構造を有している。
炭酸バリウム(BaCO3)および酸化チタン(TiO2)を1:1のモル比となるように秤量した。そして、Dy、Mgなどで変性し、ボールミルを用いて湿式混合し、脱水した後、乾燥させた。この乾燥粉末を、温度1000℃で2時間仮焼した後、乾式粉砕することにより、セラミック原料を得た。得られたセラミック原料60体積部と、有機系バインダーとしてポリビニルブチラールの高重合品30体積部と、可塑剤としてフタル酸ジオクチル10体積部と、溶剤としてトルエン/エタノール(50/50)の混合物900体積部とを、直径1mmのジルコニア製玉石600体積部とともに、ボールミルに投入し、24時間湿式混合を行って、セラミックスラリーを調製した。
なお、以下の各実施例、比較例ともセラミックグリーンシートを作製するためのセラミックスラリーとしては、ここで作製したセラミックスラリーと同じものを用いた。
なお、以下の各実施例、比較例とも、内部電極パターンを形成するための内部電極ペーストとしては、ここで作製した内部電極ペーストと同じものを用いている。
比較のため、本発明の必須の構成要件である保護樹脂層を備えていない、比較例1の積層セラミックコンデンサを以下に説明する手順で作製した。
まず、上記実施例1の場合と同様の方法で調製された同じ組成のセラミックスラリーを用意した。
それから、この積層セラミック素子に、外部電極形成用の導電性ペーストを塗布し、焼き付けることにより、図1に示すような構造を有する積層セラミックコンデンサ(比較例1)を得た。
上述のようにして作製した実施例1の積層セラミックコンデンサ(試料1〜4)と比較例1の積層セラミックコンデンサについて、電気特性不良率と、構造欠陥発生率を調べた。
また、構造欠陥発生率は、上記実施例1の試料1〜4および比較例1の試料について、デラミネーション発生率を調べ(n=100)、これを構造欠陥発生率とした。
その結果を表1に示す。
また、保護樹脂層の厚みとしては、上記条件下では、0.03μm〜0.20μmの範囲が特に好ましいことが確認された。
その結果を表2に併せて示す。
これは重合度または水酸基量が低下すると第2誘電体シートを形成する際に塗布されるセラミックスラリーが、既に形成されている誘電体グリーンシートおよび内部電極パターンをアタックしたためと考えられる。
(1)有機系溶剤を含まない水、
(2)水にエタノ−ルを配合した混合溶剤A(水:エタノール=70:30)
(3)水にエタノ−ルを配合した混合溶剤B(水:エタノール=50:50)
(4)水にエタノ−ルを配合した混合溶剤C(水:エタノール=30:70)
ただし、混合溶剤の水:エタノールの割合は重量比である。
その結果を表3に併せて示す。
また、ショート不良発生率については、試料9、10では2%と低いが、水:エタノール=30:70の混合溶剤Cを用いた試料11の場合、ショート不良発生率が5%といくらか高くなることが確認された。しかし、保護樹脂層を設けずに製造した比較例1の試料の場合、ショート不良発生率が100%であることから(表1の比較例1参照)、水:エタノール=30:70の混合溶剤Cを用いる場合も十分な有意性があることは明らかである。
なお、水とエタノ−ルの割合が、水:エタノール=30:70よりもさらにエタノールリッチになると、下層である内部電極パターンなどが、無視できないシートアタックを受ける場合があるため、あまり好ましくない。
(a)セラミックグリーンシートを形成するためのセラミックスラリー、
(b)内部電極パターンを形成するための内部電極ペースト、および
(c)保護樹脂層を形成するための樹脂ペースト
として、上述の実施例1で用いたものと同じものを用いた。
まず、図3に示すように、基材(支持フィルム)1上に、スクリーン印刷法により、所定パターンとなるように、内部電極ペースト(Ni電極ペースト)を印刷し、60℃で5分間乾燥して厚さ0.5μmの第1内部電極パターン3aを形成した。
なお、上述の保護樹脂層は、この焼成工程で分解、燃焼して消失する。
上記の第1および第2の保護樹脂層を設ける工程を備えていないことを除いて、実施例4の場合と同様の方法で比較用の積層セラミックコンデンサ(比較例2)を作製した。
上述のようにして作製した実施例4の積層セラミックコンデンサ(試料21〜24)と比較例2の積層セラミックコンデンサについて、上記実施例1の場合と同様の方法で、電気特性不良率と、構造欠陥発生率を調べた。
その結果を表4に示す。
また、保護樹脂層の厚みとしては、上記条件下では、0.03μm〜0.20μmの範囲が特に好ましいことが確認された。
なお、図4において、図2と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示す。
そして、この実施例5で作製した実施例の試料31〜34および比較例3の試料について、上記実施例1の場合と同様の方法でその特性を調べた。その結果を表5に示す。
なお、図5において、図3と同一符号を付した部分は同一または相当する部分を示す。
なお、段差吸収層用誘電体ペーストとしては、上記実施例5で用いたものと同じものを用いた。
なお、段差吸収層は、内部電極パターンを形成した後に、内部電極パターン未形成領域に配設するようにしてもよく、また、先に段差吸収層を形成しておき、段差吸収層の形成されていない領域に内部電極パターンを形成するようにしてもよく、いずれの場合にも同様の効果を得ることができる。
なお、この実施例7の条件では、保護樹脂層中のセラミック粉末の臨界粒子体積分率(CPVC)は約50vol%となる。
ただし、セラミック粉末を60vol%(すなわち、臨界粒子体積分率(CPVC)を超える割合)の割合で含有する保護樹脂層を形成した試料54の場合、構造欠陥発生率は0%であったが、ショート不良率が10%と、試料51〜53に比べていくらか高くなることが確認された。
2a 第1誘電体グリーンシート(セラミックグリーンシート)
2b 第2誘電体グリーンシート(セラミックグリーンシート)
3a 第1内部電極パターン
3b 第2内部電極パターン
4 保護樹脂層
4a 第1保護樹脂層
4b 第2保護樹脂層
10 複合積層体
20 段差吸収用誘電体パターン(段差吸収層)
51 積層セラミック素子(積層セラミック電子部品素子)
52 セラミック層
53a,53b 内部電極
54a,54b 積層セラミック素子の端面
55a,55b 外部電極
Claims (11)
- セラミック層と内部電極が積層され、セラミック層を介して内部電極が互いに対向するように配設された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
(a)基材上に、有機系バインダーと溶剤とセラミック原料とを含むセラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程と、
(b)前記セラミックグリーンシート上に、有機系バインダーと導電成分とを含む内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程と、
(c)前記セラミックグリーンシートおよび前記内部電極パターン上に、前記セラミックグリーンシートおよび前記内部電極パターンに含まれる前記有機系バインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布、乾燥して未硬化の保護樹脂層を形成する工程と、
(d)未硬化の前記保護樹脂層上に、前記セラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程と、
(e)前記セラミックグリーンシート上に、前記内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程とを備え、
前記(c)〜(e)の工程を1回以上行うことを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。 - セラミック層と内部電極が交互に積層され、セラミック層を介して内部電極が互いに対向するように配設された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
(a)基材上に、有機系バインダーと導電成分とを含む内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程と、
(b)前記内部電極パターンおよびその周囲の前記基材上に、前記内部電極パターンに含まれる前記有機系バインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布、乾燥して未硬化の保護樹脂層を形成する工程と、
(c)未硬化の前記保護樹脂層上に、有機系バインダーと溶剤とセラミック原料とを含むセラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程と、
(d)前記セラミックグリーンシート上に、前記内部電極ペーストを付与、乾燥して内部電極パターンを形成する工程と、
(e)前記セラミックグリーンシート上および前記内部電極パターン上に、前記セラミックグリーンシートおよび前記内部電極パターンに含まれる前記有機系バインダーを溶解しにくい溶剤と樹脂とを含む樹脂ペーストを塗布、乾燥して未硬化の保護樹脂層を形成する工程と、
(f)未硬化の前記保護樹脂層上に有機系バインダーと溶剤とセラミック原料とを含むセラミックスラリーを塗布、乾燥してセラミックグリーンシートを形成する工程とを備え、
前記(d)〜(f)の工程を1回以上行うことを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。 - 前記基材上に、請求項1の(a)〜(e)の工程、または、請求項2の(a)〜(f)の工程を経て形成される、複数層のセラミックグリーンシートと複数層の内部電極パターンとを備えた複合積層体を積み重ねる工程を繰り返して、焼成後に積層セラミック電子部品素子となる未焼成の積層体を形成する工程を備えていることを特徴とする請求項1または2記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記内部電極パターンを形成する工程の後で、形成された前記内部電極パターンの周囲の領域に、前記内部電極パターンとその周囲との段差を解消するための段差吸収層用セラミックペーストを塗布、乾燥して段差吸収層を形成する工程を備えていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記内部電極パターンを形成する工程の前に、前記内部電極パターンが形成されるべき領域の周囲に、その後に形成される前記内部電極パターンとその周囲との段差を解消するための段差吸収層用セラミックペーストを塗布、乾燥して段差吸収層を形成し、その後、前記段差吸収層が形成されていない領域に前記内部電極ペーストを付与、乾燥することにより前記内部電極パターンを形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記保護樹脂層の厚みが、0.03〜0.20μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記保護樹脂層の形成に用いられる前記樹脂ペーストが、水系溶剤と水溶性樹脂とを含む樹脂ペーストであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記水系溶剤が、水と有機系溶剤とを含み、かつ、水の含有率が30重量%以上のものであることを特徴とする請求項7記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記水系溶剤が、前記有機系溶剤としてアルコールを含むものであることを特徴とする請求項8記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記保護樹脂層に含まれる水溶性樹脂が、ポリビニルアルコールであり、重合度が500以上、水酸基量90%以上のものであることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記保護樹脂層の形成に用いられる前記樹脂ペーストが、該樹脂ペーストが硬化することにより形成される前記保護樹脂層におけるセラミック粉末の割合が臨界粒子体積分率以下となるような割合で、セラミック粉末を含有していることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
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