(57)【要約】【課題】電子部品本体内部の導体層の変形による絶縁不良や信頼性不良を抑制して高信頼性の積層型電子部品およびその製法を提供する。【解決手段】前記有効部９内における導体層７が曲がった状態にあり、前記有効部９を積層方向に等しい厚みで２分割して、上層側を上部有効部９ａ、一方の下層側を下部有効部９ｂとし、かつ前記導体層７のうち、前記上部有効部９ａ内における前記導体層７の前記有効部導体層７ｂの面を基準面７ｃとし、前記導体層７の一部が前記基準面７ｃから積層方向へ最も離れた位置にあるときの変形量をｔｒ１とし、前記下部有効部９ｂ内における前記導体層７が前記基準面７ｃから積層方向へ最も離れた位置にあるときの変形量ｔｒ２としたときに、ｔｒ１／ｔｒ２＝０．８〜１．２の関係を満足する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と導体層を交互に積層してなる有効部と、該有効部の上下外層に設けられたカバー層とを具備してなる電子部品本体を有するとともに、前記導体層が、前記有効部の少なくとも一端面に導出される引出部導体層と静電容量を実現させるための有効部導体層と、からなる積層型電子部品において、前記有効部内における導体層が曲がった状態にあり、前記有効部を積層方向に等しい厚みで２分割して、上層側を上部有効部、一方の下層側を下部有効部とし、かつ前記導体層のうち、前記上部有効部内における前記導体層の前記有効部導体層の面を基準面とし、前記導体層の一部が前記基準面から積層方向へ最も離れた位置にあるときの変形量をｔｒ１とし、前記下部有効部内における前記導体層が前記基準面から積層方向へ最も離れた位置にあるときの変形量をｔｒ２としたときに、ｔｒ１／ｔｒ２＝０．８〜１．２の関係を満足することを特徴とする積層型電子部品。
【請求項２】
導体層と同一セラミック層面上にダミー導体層が形成されており、該ダミー導体層は引出部導体層とは反対側の有効部導体層に距離Ｇだけ離間して形成されている請求項１に記載の積層型電子部品。
【請求項３】
導体層およびダミー導体層の厚みが実質的に同じである請求項１または２に記載の積層型電子部品。
【請求項４】
距離Ｇが導体層厚みの１００倍以下である請求項１乃至３のうちいずれか記載の積層型電子部品。
【請求項５】
積層数が１００層以上である請求項１乃至４のうちいずれか記載の積層型電子部品。
【請求項６】
セラミック層の厚みが２μｍ以下である請求項１乃至５のうちいずれか記載の積層型電子部品。
【請求項７】
導体層およびダミー導体層の厚みが１μｍ以下である請求項１乃至６のうちいずれか記載の積層型電子部品。
【請求項８】
複数のセラミックグリーンシートと導体パターンとを交互に積層した有効積層体の上下面に、カバーシートを積層して形成された電子部品本体積層体を焼成する積層型電子部品の製法において、前記上面側のカバーシートに含まれるバインダの重合度が、下面側のカバーシートに含まれるバインダの重合度よりも高いことを特徴とする積層型電子部品の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電子部品およびその製法に関し、特に、薄層化したセラミック層および導体層が多数積層され構成された電子部品本体を具備する積層型電子部品およびその製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、積層型電子部品の代表例である積層セラミックコンデンサは、誘電体であるセラミック層とニッケルなどの導体層とが交互に配設された有効部と、その上下両側にカバー層となるセラミック層が配設され、さらに、有効部内の導体層と電気的に接続される外部電極が附設されることにより形成されている。特に近年、電子部品のさらなる小型化高機能化に伴い、積層セラミックコンデンサでは小型高容量化が推し進められ、積層セラミックコンデンサを構成する誘電体であるセラミック層の厚み（内部電極間距離）は１０μｍ以下と薄層化され、かつセラミック層及び導体層の積層数は１００層以上と多積層化されている。
【０００３】
なお、このような積層セラミックコンデンサは導体パターンを形成したセラミックグリーンシートを複数積層し、加圧加熱して製造されているが、近年ではセラミックグリーンシートが極めて薄いために、そのセラミックグリーンシートの上面に形成される導体層は、その厚みによる段差が無視できなくなり、特に積層セラミックコンデンサの外部カバー層と有効層の界面にデラミネーションやポアなどの構造欠陥が発生するようになってきている。
【０００４】
このような問題を解消するための方策として、図４に示すように、外部電極１００と接続している内部の導体層の反対側に、ダミー導体層１０１または段差解消用のセラミック層１０１を形成したり（例えば、特許文献１）、下記の特許文献２に開示されているように、カバー層に使用されるカバーシートの可塑剤または溶剤の含有量を有効部を形成するためのセラミックグリーンシートより高めて、段差にカバーシートの一部を流入させて、カバー層と有効部との界面に発生する構造欠陥の抑制が図られている。
【特許文献１】特開２０００−３１１８３１号公報
【特許文献２】特開平９−１２９４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電子部品本体内の導体層に近接して上記したようなダミー導体層または段差解消用のセラミック層を形成するか、または、カバーシートに可塑剤または溶剤により可塑性を与え、内部の段差部に流入させたとしても、下層側のグリーンシート、グリーンシートと導体パターンとが重畳された積層体、および上層側のカバーシートとを仮積層した後に、前記仮積層の加圧、加熱の条件よりも高温高圧が印加されて積層が行われる製法により形成される積層型電子部品にあっては、依然として、上記加圧加熱によるカバーシートの変形などの製造工程に起因する電子部品本体内部の導体層に大きな変形が生じ、絶縁不良や信頼性不良が発生しやすいという問題があった。
【０００６】
従って本発明は、電子部品本体内部の導体層の変形による絶縁不良や信頼性不良を抑制して高信頼性の積層型電子部品およびその製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の積層型電子部品は、（１）セラミック層と導体層を交互に積層してなる有効部と、該有効部の上下外層に設けられたカバー層とを具備してなる電子部品本体を有するとともに、前記導体層が、前記有効部の少なくとも一端面に導出される引出部導体層と静電容量を実現させるための有効部導体層と、からなる積層型電子部品において、前記有効部内における導体層が曲がった状態にあり、前記有効部を積層方向に等しい厚みで２分割して、上層側を上部有効部、一方の下層側を下部有効部とし、かつ前記導体層のうち、前記上部有効部内における前記導体層の前記有効部導体層の面を基準面とし、前記導体層の一部が前記基準面から積層方向へ最も離れた位置にあるときの変形量をｔｒ１とし、前記下部有効部内における前記導体層が前記基準面から積層方向へ最も離れた位置にあるときの変形量ｔｒ２としたときに、ｔｒ１／ｔｒ２＝０．８〜１．２の関係を満足することを特徴とする。
【０００８】
また上記積層型電子部品では、（２）導体層と同一セラミック層面上にダミー導体層が形成されており、該ダミー導体層は引出部導体層とは反対側の有効部導体層に距離Ｇだけ離間して形成されていること、（３）導体層およびダミー導体層の厚みが実質的に同じであること、（４）距離Ｇが導体層厚みの１００倍以下であること、（５）積層数が１００層以上であること、（６）セラミック層の厚みが２μｍ以下であること、（７）導体層およびダミー導体層の厚みが１μｍ以下であること、が好ましい。
【０００９】
そして、本発明の積層型電子部品の製法は、（８）複数のセラミックグリーンシートと導体パターンとを交互に積層した有効積層体の上下面に、カバーシートを積層して形成された電子部品本体積層体を焼成する積層型電子部品の製法において、前記上面側のカバーシートに含まれるバインダの重合度が、下面側のカバーシートに含まれるバインダの重合度よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下面側のカバーシート、グリーンシートと導体パターンとが重畳された有効積層体、および上面側のカバーシートとを順に仮積層した後に、前記仮積層の加圧、加熱の条件よりも高温高圧が印加される製法により形成される積層型電子部品であっても、前記上面側のカバーシートに含まれるバインダの重合度を、先に何回も加熱加圧状態にさらされて下面側のカバーシートに含まれるバインダの重合度よりも高いものを用いることにより、加圧加熱後においても、電子部品本体積層体内部における特に上面側の導体層の変形が抑えられることから、焼成後の電子部品本体内部の導体層の変形に起因する絶縁不良や信頼性不良を抑制でき、これにより高信頼性の積層型電子部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（構造）
本発明の積層型電子部品の代表例である積層セラミックコンデンサについて詳細に説明する。図１は、本発明にかかる積層セラミックコンデンサの概略断面図である。本発明の積層セラミックコンデンサは、電子部品本体１の対向する端面に外部電極３が形成されている。電子部品本体１は、セラミック層５と導体層７とが交互に積層して形成された有効部９と、該有効部９の上下外層に設けられたカバー層１１とから構成されている。導体層７は、有効部９内において、前記電子部品本体１の一端面に導出される引出部導体層７ａと静電容量を実現するための有効部導体層７ｂとからなる。
【００１２】
図２は、本発明にかかるダミー導体層を有する積層セラミックコンデンサの概略断面図である。この積層セラミックコンデンサは、導体層７と同一セラミック層面上に、この導体層７の電子部品本体１の端面２へ導出されている引出導体層７ａとは反対側の有効導体層７ｂに距離Ｇだけ離間して形成された容量形成に寄与しないダミー導体層１５が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
そして、本発明にかかる積層型電子部品では、前記有効部９を積層方向に等しい厚みで２分割して、上層側を上部有効部９ａ、一方の下層側を下部有効部９ｂとすること、また、前記有効部９内において前記導体層７が曲がった状態にあるときに、その導体層７の前記基準面７ｃから積層方向へ最も離れた位置を最大の変形量ｔｒ１とすること、前記下部電子部品本体１ｂ内における前記導体層７が曲がった状態にあるときの、その導体層７の前記基準面７ｃから積層方向へ最も離れた位置を最大の変形量ｔｒ２としたときに、ｔｒ１／ｔｒ２＝０．８〜１．２の関係を満足することが重要である。
【００１４】
特に、電子部品本体１を構成するセラミック層５の厚みばらつきを小さくして静電容量のばらつきを小さくするという点でｔｒ１／ｔｒ２＝０．９〜１．１が好ましい。
【００１５】
一方、ｔｒ１／ｔｒ２が０．８より小さいか、もしくは１．２より大きい場合には導体層７の変形によるセラミック層５の厚みバラツキが大きくなり絶縁性および静電容量のバラツキが大きくなる。
【００１６】
本発明において上記導体層７が曲がった状態というのは、導体層７の端部の曲がりやダミー導体層１５との間に形成された距離Ｇを挟持する導体層７の湾曲した変形などである。このほか湾曲だけでなく角度を持って変形することも含まれる。または、その有効部導体層７ｂを挟持する導体層７の面内に形成されたダミー導体層１５との間の、
また、本発明にかかる積層型電子部品では、（３）導体層７およびダミー導体層１５の厚みｔ、ｔｄが実質的に同じであることが好ましい。導体層７およびダミー導体層１５の厚みｔ、ｔｄは２μｍ以下が好ましく、なお実質的に同じ厚みとは導体の厚みの差が１０％以内であることを意味する。
【００１７】
また、（４）導体層７とダミー導体層１５との間の距離Ｇ（有効部導体層７ｂとダミー導体層１５との距離）は、この距離Ｇの積層方向の上下に位置する導体層７の変形を小さくし、絶縁性を高めるとともにデラミネーションなどの欠陥を抑制するという点で導体層厚みの１００倍以下であることが好ましい。
【００１８】
さらに本発明によれば、（６）セラミック層の厚みが２μｍ以下、（７）導体層およびダミー導体層の厚みが１μｍ以下であり、（５）積層数が１００層以上もあるような薄層高積層化した積層型電子部品に好適である。
【００１９】
（製法）
図３は本発明の積層型電子部品を製造するための模式図である。本発明にかかる積層セラミックコンデンサを作製する場合、（ａ）工程では、まず、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉末に対して、バインダとそれを溶解するための溶剤と、可塑剤や分散剤などの添加剤とを混合してセラミックスラリを調製し、例えば、ダイコータ法やドクターブレード法などのシート成形法を用いてセラミックグリーンシート２３を形成する。
【００２０】
次に、（ｂ）工程では、得られたセラミックグリーンシート２３の一方主面に複数の導体パターン２５が千鳥状に配置されたパターン群を形成する。このパターン群は、例えば、長方形状の導体パターン２５が長寸方向に半パターンずらして形成される。また、（ｃ）工程のように、導体パターン２５の外周部に段差解消用のセラミックパターン２９を形成してもよい。
【００２１】
次に、（ｄ）工程では、仮積層する際の加熱媒体となる支持体上に、パターン群を形成していないセラミックグリーンシートを複数載置する。これが下層側のカバーシート２３ｂとなる。次に、この下層側のカバーシート２３ｂの上面に、パターン群を形成したセラミックグリーンシートを所望の枚数積み重ねてセラミックグリーンシート２３と導体パターン２５とが重ね合わされた積層体を形成する。この場合、上下に位置する導体パターン同士が半パターンづつずらした状態で積み重ねられる。
【００２２】
次に、この積層体の上面に下層側のカバーシート２３ｂとほぼ同じ厚みになるように上層側のカバーシート２３ａを重ねて仮積層体３１を形成する。
【００２３】
本発明にあっては、ここで上層側のカバーシート２３ａに含まれるバインダの重合度が、下層側のカバーシート２３ｂに含まれるバインダの重合度よりも高いものであることを特徴とするものである。つまり、ここで用いられるセラミックグリーンシート２３は、その耐熱性や、溶剤および可塑剤などの揮発性などを制御するための方法としてバインダの重合度を変化させるものである。下層側のカバーシート２３ｂおよび上層側のカバーシート２３ａに同じ重合度のバインダを用いたのでは、積層時において、例えば、高温で加圧を行った場合には、加熱状態にさらされる時間の短い上層部側のカバーシート２３ａの変形が起きやすく、一方、低い温度で加圧を行った場合には、加熱状態にさらされる時間の長い下層部側のカバーシート２３ｂの密着力が低下し、デラミネーションなどの欠陥が発生しやすい。
【００２４】
そして、下層側のカバーシート２３ｂに含まれるバインダの組成構成は、低重合度の第1のバインダと高重合度の第２のバインダの重量比が第1のバインダ：第２のバインダ＝８０：２０〜６０：４０が望ましい。
【００２５】
一方、上層側のカバーシート２３ａに含まれるバインダの組成構成は、低重合度の第1のバインダと高重合度の第２のバインダの重量比が第1のバインダ：第２のバインダ＝４０：６０〜６０：４０が好ましい。
【００２６】
なお、導体パターンを形成し積層体となるセラミックグリーンシートに含まれるバインダの構成は、低重合度の第1のバインダと高重合度の第２のバインダの重量比が第1のバインダ：第２のバインダ＝８０：２０〜６０：４０であればよい。なお、バインダの高分子重合度は第1のバインダ重合度が１００〜３００、第2のバインダ重合度が１０００〜２０００であることが望ましい。本発明において、仮積層体を形成するときの圧力は１〜１０Ｐａ、温度は５０〜１００℃、仮積層体を再度加圧加熱して電子部品本体積層体を形成するときの圧力は５〜１００Ｐａ、温度は７０〜１３０℃が好ましい。
【００２７】
次に、（ｅ）、（ｆ）工程では、この仮積層体３１を、仮積層体３１を形成するときの圧力、温度よりも高圧、高温の条件にて加圧加熱して、セラミックグリーンシート２３と前記導体パターン２５とが交互に積層された電子部品本体積層体３５を形成し、切断線ｈを所定の形状に切断する。
【００２８】
上記の製法では、セラミックグリーンシートの一方主面に予め導体パターンを形成したシートを積層する工法を詳述したが、他の工法として、下層部側セラミックグリーンシートの上面に導体パターンを形成し、つぎに、この導体パターンが形成された前記セラミックグリーンシートの上面に、別のセラミックグリーンシートを重ね合わせる、工程を繰り返し行うことによっても本発明の積層体を形成できる。
【００２９】
ここで、セラミックグリーンシートの厚みは３μｍ以下、導体パターンの厚みは２μｍ以下が好ましい。導体パターンは金属粉末を含む導体ペーストのほかにめっき膜などの金属膜も好適に用いることができる。
【００３０】
金属成分としては、積層セラミックコンデンサの電極代の低廉化という点でニッケルや銅などの卑金属が好ましい。
【００３１】
図２に示したダミー導体層を有する積層セラミックコンデンサを作製する場合、導体パターンの形状が異なる以外は上記図１の積層セラミックコンデンサを製造する工法をそのまま採用できる。
【実施例】
【００３２】
次に本発明における実施例を以下に示す。先ず有効部となるセラミックグリーンシートを作製した。このシートのセラミックスラリに用いるセラミック粉末として、平均粒径が０．３μｍのＢａＴｉＯ３粉体を用い、焼結助剤としてとして平均粒径が０．６μｍガラス（SiO２）粉末を用いた。本発明にかかる有効層用およびカバー層用のセラミックスラリの溶媒としてトルエンとエタノールを１：１の重量比で混合した混合溶媒に、ポリビニールブチラール、可塑剤を溶解させたバインダ溶液に、ＢａＴｉＯ３粉末とガラス粉末を所定の混合比で調整し、ボールミルにより分散させてセラミックスラリを作製した。シートの厚みは３μｍ、６μｍ、８μｍとした。カバーシートは１０μｍで作製した。
【００３３】
有効層用のセラミックグリーンシートに含まれるポリビニールブチラールバインダの構成は、低重合度の第1のバインダと高重合度の第２のバインダの重量比が第1のバインダ：第２のバインダ＝５０：５０とした。外部のカバーシート用のセラミックスラリとしてはバインダとして上記ポリビニールブチラールを用い、このポリビニールブチラールに関し、表1に示すように第１のバインダと第２のバインダの重量比を調整し、他は上記作製方法にてセラミックスラリを作製した。セラミックスラリに含有するバインダの重合度は第１のバインダ重合度が１００〜３００、第２のバインダ重合度が１０００〜２０００の分布を持つものを使用した。
【００３４】
次に各厚みの有効部となるセラミックグリーンシートにＮｉを含有する導体ペーストを塗布してダミー導体層となるパターンを有する導体パターンを形成し、内部電極パターンの外周部にギャップ２０μｍで段差解消用のセラミックペーストを印刷した。次に、仮積層する際の加熱媒体となる支持体上に、パターン群を形成していないグリーンシートを１０枚載置し下層部側セラミックグリーンシートとした。
【００３５】
次に、この下層側セラミックグリーンシートの上面に、パターン群を形成したセラミックグリーンシートを所望の枚数積み重ねてセラミックグリーンシートと導体パターンとが重ね合わされた積層体を形成した。積層数は２００層とした。この場合、上下に位置する導体パターン同士が半パターンづつずらした状態で積み重ねた。
【００３６】
次に、この積層体の上面に下層側セラミックグリーンシートとほぼ同じ厚みになるように上層部側セラミックグリーンシートを重ねて仮積層体を形成した。
【００３７】
次に、この仮積層体を、仮積層体を形成するときの圧力、温度よりも高圧、高温の条件にて加圧加熱して、セラミックグリーンシートと前記導体パターンとが交互に積層された電子部品本体積層体を形成した。
【００３８】
次に、この電子部品本体積層体を切断し、コンデンサ本体成形体を作製し、脱脂処理後、還元雰囲気にて焼成を行った。焼成は最高温度１２８０℃、２時間、還元雰囲気中（ＰＯ２＝１０−７Ｐａ）にて行い、次いで、１０００℃にて弱酸化性雰囲気中（ＰＯ２＝１０−３Ｐａ）にて再酸化処理し、最後に、得られたコンデンサ本体の導体が露出した端部に銅ぺーストを塗布し８００℃、１時間、還元雰囲気中（ＰＯ２＝１０−２Ｐａ）にて焼付けを行った。有効部とカバー層の組み合わせ及び作製した積層体の型式、高さ寸法（ｍｍ）、積層数を表1に示した。
【００３９】
コンデンサ本体における導体の変形は断面観察した電子顕微鏡写真から水準面を基準に求めた。このときコンデンサ本体を積層方向に均等厚みに２分割した。
【００４０】
また構造欠陥の評価として、積層セラミックコンデンサ１００個中に発生するデラミネーションの発生率を求めた。また、構造欠陥の発生率を加速して評価するために、３００℃
における加速試験を行った。絶縁性は絶縁破壊電圧を求めた。絶縁破壊電圧は電圧を増加させて破壊するまでの電圧を調べた。本発明の試料の絶縁破壊電圧は誘電体層厚み３μｍではいずれも２００Ｖ以上であった。
【００４１】
一方、比較例として、外部カバーシートと有効部用シートのバインダ中の第１のバインダと第２のバインダの重量比が等しいセラミックグリーンシートを用いて、同様の積層セラミックグリーンシートを作製し、同様の評価を行った。その結果を本発明の結果とともに表１に示した。本発明外の試料の絶縁破壊電圧は誘電体層厚み３μｍではいずれも７０Ｖ以下であった。
【表１】
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【００４２】
表１の結果から明らかなように、本発明の試料である導体層の変形量比が０．８〜１．２のものは、上下外部カバー層の焼成収縮差により生じる剥離または有効層間に発生するクラックもしくはデラミネーションを抑制していることがわかる。
【００４３】
比較のため外部カバーシートと誘電体有効層の同じ磁器組成で作製した積層セラミックコンデンサでは、全ての積層セラミックコンデンサの外部カバー層と誘電体有効層との界面にクラックもしくはデラミネーションを５０％も発生させていた。
【００４４】
また本発明は段差解消用のダミー電極または段差解消用の誘電体層を附設したが、誘電体セラミック層の厚みと積層数の組み合わせによれば、段差解消用のダミー電極または段差解消用の誘電体層がない状態（図１）においても、効果は維持され、発明の範囲に含まれることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のダミー導体層を有しない積層型電子部品の概略断面図である。
【図２】本発明のダミー導体層を有する積層型電子部品の概略断面図である。
【図３】本発明の積層型電子部品を製造するための模式図である。
【図４】従来の積層型電子部品の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  電子部品本体
３  セラミック本体
５  セラミック層
７  導体層
７ａ  引出部導体層
７ｂ  有効部導体層
９  有効部
９ａ  上部有効部
９ｂ  下部有効部
１１  カバー層
１３  端部
１５  ダミー導体層
Ｇ  導体層とダミー導体層との距離
【図１】
2006128282.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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