(57)【要約】  積層体におけるデラミネーション不良や内部電極層のカバレッジ不良の発生を抑制できる、積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。  比較的高い光吸収率を有する導電性ペースト膜（２２）が形成されたセラミックシート（２１）を積層するごとに、キセノンランプのような加熱用光源（２３）からの光（２４）を導電性ペースト膜（２２）に向かって照射する。導電性ペースト膜（２２）は光（２４）を吸収することによって加熱され、その結果、導電性ペースト膜（２２）中の金属粒子が焼結するとともに、加熱された導電性ペースト膜（２２）からセラミックシート（２１）に伝達された熱によって、セラミックシート（２１）中のセラミック粒子が焼結する。複数のセラミックシート（２１）が積層されて得られた積層体は、その後、さらに焼成される。
2015076005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粒子を含むセラミックシートを用意する工程と、
前記セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、
加熱用光源からの光を前記光吸収膜に向かって照射する、光照射工程と、
を備え、
前記光照射工程において、前記光吸収膜は前記光を吸収することによって加熱され、加熱された前記光吸収膜から前記セラミックシートに伝達された熱によって、前記セラミック粒子を焼結させる、
セラミックの焼成方法。
【請求項２】
前記加熱用光源として、キセノンランプが用いられる、請求項１に記載のセラミックの焼成方法。
【請求項３】
前記光吸収膜の少なくとも一部は、前記光照射工程の後も前記セラミックシート上に残る膜からなる、請求項１または２に記載のセラミックの焼成方法。
【請求項４】
前記光吸収膜の少なくとも一部は、前記光照射工程において消失する膜からなる、請求項１または２に記載のセラミックの焼成方法。
【請求項５】
セラミック粒子を含む複数のセラミックシートを用意する工程と、
複数の前記セラミックシートを積層し、それによって、積層体を得る、積層工程と、
前記積層体を焼成する、本焼成工程と、
を備える、積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、
加熱用光源からの光を前記光吸収膜に向かって照射する、光照射工程と、
をさらに備え、
前記光吸収膜の少なくとも一部は、金属粒子を含む導電性ペーストからなる導電性ペースト膜によって与えられ、
前記光照射工程において、前記光吸収膜は前記光を吸収することによって加熱され、その結果、前記金属粒子が焼結するとともに、加熱された前記光吸収膜から前記セラミックシートに伝達された熱によって、前記セラミック粒子が焼結する、
積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
前記セラミック粒子の粒径は、前記金属粒子の粒径より小さい、請求項５に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
前記加熱用光源として、キセノンランプが用いられる、請求項５または６に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記キセノンランプの照射エネルギーが０．５ｋＷ／ｃｍ２以上である、請求項７に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項９】
前記光吸収膜の可視光吸収率が２１％以上である、請求項７または８に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１０】
前記積層工程において、前記光吸収膜が形成された前記セラミックシートを積層するごとに前記光照射工程が実施される、請求項７ないし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。
【請求項１１】
前記キセノンランプの１パルス当たりの照射時間が１０ミリ秒以下である、請求項１０に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項１２】
前記積層工程において、前記光照射工程を終えた前記セラミックシートが積層される、請求項５ないし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。
【請求項１３】
前記セラミックシートの厚みは、０．１〜１０μｍである、請求項５ないし１２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セラミックの焼成方法、およびこの焼成方法を用いて実施される積層セラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味ある技術として、積層セラミック電子部品の製造方法が、たとえば国際公開第２００４／０７５２１６号パンフレット（特許文献１）等の種々の文献に記載されている。これらの先行技術文献に記載される製造方法によれば、積層セラミック電子部品は、以下の工程を経て製造される。【０００３】
まず、フィルム基材上で成形されたセラミックグリーンシートに、所望の電極パターンに応じたパターンを有する導電性ペースト膜を印刷し、次いで、複数のセラミックグリーンシートを積層し、生の積層体を得る。フィルム基材は、セラミックグリーンシートを積層する前に剥離されたり、あるいは、積層工程を実施しながら、セラミックグリーンシートを積層するごとに剥離されたりする。【０００４】
次に、生の積層体は、必要に応じて適切な大きさにカットされ、次いで焼成される。焼成工程では、生の積層体中の樹脂成分が除去（脱脂）されるとともに、セラミックグリーンシート中のセラミック粒子および導電性ペースト膜中の金属粒子が焼結する。これによって、所望の電気的特性を有する、セラミック層および電極層が交互に積層された積層体が得られる。その後、たとえば、導電性ペーストの焼き付けにより外部電極が形成される。【０００５】
上述した焼成工程では、バッチ炉やトンネル炉などが適用される。炉内の雰囲気は、毎分数℃〜数１０℃の昇温速度でセラミックが焼結する温度（１３００℃程度）まで加熱され、電極層およびセラミック層が焼結する。このとき、電極層に含まれる金属粒子の融点がセラミック層に含まれるセラミック粒子の融点よりも低いために、セラミック粒子よりも金属粒子が早く焼結を開始する。そのため、焼成過程において、電極層のみが焼結収縮する段階があり、このように電極層のみが収縮する段階では、電極層とセラミック層との界面に比較的大きな応力が生じる。その結果、層間で剥離する不良（デラミネーション不良）や、電極層が収縮して網目状となり、電極被覆率が低下する不良（カバレッジ不良）などが発生していた。カバレッジ不良は、得られた積層セラミック電子部品において所望の電気特性が得られないという問題を招く。【０００６】
上記のような不良を抑制するために、電極層の焼結を遅らせる手段として、セラミック粒子を電極層形成のための導電性ペーストに混合することが一般的に行なわれているが、必ずしも効果は十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／０７５２１６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上述したデラミネーション不良やカバレッジ不良の発生を抑制できる、積層セラミック電子部品の製造方法を提供しようとすることである。【０００９】
この発明の他の目的は、上述したデラミネーション不良やカバレッジ不良の問題を引き起こす可能性のあるバッチ炉やトンネル炉等による雰囲気焼成にはよらない、セラミックの焼成方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、まず、セラミックの焼成方法に向けられる。この発明では、バッチ炉やトンネル炉のような雰囲気焼成に代えて、瞬間・急速加熱可能な加熱用光源を用いた焼成が適用されることを特徴としている。ただし、誘電体セラミックシートのような多くのセラミックシートは、白色または白色に近い色調を有しているので、光を吸収しにくく、よって加熱されにくい。そこで、セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜がセラミックシート上に形成され、この状態で、加熱用光源からの光が光吸収膜に照射される。【００１１】
すなわち、この発明に係るセラミックの焼成方法は、セラミック粒子を含むセラミックシートを用意する工程と、セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、加熱用光源からの光を光吸収膜に向かって照射する、光照射工程と、を備え、この光照射工程において、光吸収膜は光を吸収することによって加熱され、加熱された光吸収膜からセラミックシートに伝達された熱によって、セラミック粒子を焼結させることを特徴としている。【００１２】
上記光吸収膜は、たとえば金属粒子を含む導電性ペーストによって形成される場合のように、その少なくとも一部が、光照射工程の後もセラミックシート上に残る膜からなる場合、あるいは、たとえばカーボンや暗色の有機色素を含むペーストからなる場合のように、その少なくとも一部が、光照射工程において消失する膜からなる場合がある。【００１３】
この発明は、また、上述したセラミックの焼成方法を適用して実施される積層セラミック電子部品の製造方法にも向けられる。【００１４】
この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、セラミック粒子を含む複数のセラミックシートを用意する工程と、複数のセラミックシートを積層し、それによって、積層体を得る、積層工程と、積層体を焼成する、本焼成工程と、を備える。【００１５】
そして、特徴的構成として、この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、加熱用光源からの光を上記光吸収膜に向かって照射する、光照射工程と、をさらに備える。光吸収膜の少なくとも一部は、金属粒子を含む導電性ペーストからなる導電性ペースト膜によって与えられる。また、光照射工程において、光吸収膜は光を吸収することによって加熱され、その結果、前記金属粒子が焼結するとともに、加熱された光吸収膜からセラミックシートに伝達された熱によって、セラミック粒子が焼結することを特徴としている。【００１６】
光照射工程は、前述した本焼成工程に先立って実施される予備焼成工程であるということができる。【００１７】
セラミック粒子の粒径は、上述の金属粒子の粒径より小さいことが好ましい。これによって、セラミック粒子を金属粒子よりも早く焼結させることができ、その結果、セラミックシートが導電性ペースト膜よりも先に収縮する、従来の雰囲気焼成では起こり得ない特異的な現象を実現できる。このことは、デラミネーション不良やカバレッジ不良の発生の抑制に効果的であると考えられる。【００１８】
この積層セラミック電子部品の製造方法においても、好ましくは、上記加熱用光源として、キセノンランプが用いられる。キセノンランプによれば、前述したように、大きい照射エネルギーを得ることができ、そのため、光吸収膜を瞬間的に昇温し、応じて、セラミックシートをわずかな時間で高温にもたらすことができる。したがって、セラミックシートに含まれるセラミック粒子の焼結と導電性ペースト膜に含まれる金属粒子の焼結をほぼ同時に開始させることができ、デラミネーション不良やカバレッジ不良の発生をより確実に抑制することができ、積層セラミック電子部品の製造の歩留まりを向上させることができる。【００１９】
上述の利点がより確実に奏されるためには、キセノンランプの照射エネルギーが０．５ｋＷ／ｃｍ２以上であるというように、より高い方が好ましい。【００２０】
また、加熱用光源として、キセノンランプを用いる場合、光吸収膜の可視光吸収率が２１％以上であることが好ましい。加熱用光源からの光によって、光吸収膜がより効率的に加熱され、応じて、セラミックシートに含まれるセラミック粒子をより迅速に焼結させることができるからである。【００２１】
この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法において、光照射工程および積層工程を実施するタイミングとして、典型的には、次の２種類がある。第１に、積層工程において、光吸収膜が形成されたセラミックシートを積層するごとに光照射工程が実施される。第２に、積層工程において、光照射工程を終えたセラミックシートが積層される。【００２２】
加熱用光源として、キセノンランプを用いたとき、前者のように、積層工程において、光吸収膜が形成されたセラミックシートを積層するごとに光照射工程を実施することが好ましい。この場合、積層工程の能率を低下させないようにするため、キセノンランプの１パルス当たりの照射時間が１０ミリ秒以下であるというように、より短い方が好ましい。【００２３】
また、この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法において、セラミックシートの厚みは、０．１〜１０μｍであることが好ましい。セラミックシートに含まれるセラミック粒子を十分に焼結させるためである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、この発明に係るセラミックの焼成方法によれば、光を十分に吸収し得ないセラミックシートであっても、光吸収膜を形成することにより、加熱用光源からの光によってセラミック粒子を焼結させることが可能となる。また、光による焼成は、バッチ炉やトンネル炉を用いる雰囲気焼成に比べて、セラミック粒子の焼結を迅速に達成することができる。【００２５】
また、この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法によれば、本焼成工程の段階で、セラミック粒子および金属粒子の各々が予め焼結しているので、セラミックシートによって与えられるセラミック層と導電性ペースト膜によって与えられる電極層との間での収縮挙動の差による両者間の界面での応力を低減でき、そのため、デラミネーション不良やカバレッジ不良の発生を抑制することができる。【００２６】
また、光吸収膜の少なくとも一部が導電性ペースト膜によって与えられるので、導電性ペースト膜が光吸収膜の少なくとも一部を兼ねることになり、得られた積層セラミック電子部品に備えるべき電極層を光吸収膜の少なくとも一部によって与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明が適用される積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態による製造方法を説明するためのもので、光照射工程を実施している状態を図解的に示す図である。
【図３】この発明の第２の実施形態による製造方法を説明するためのもので、光照射工程を実施している状態を図解的に示す図である。
【図４】この発明の第３の実施形態による製造方法を説明するためのもので、光照射工程を実施している状態を図解的に示す図である。
【図５】この発明の第４の実施形態による製造方法を説明するためのもので、光照射工程を実施している状態を図解的に示す図である。
【図６】この発明の第５の実施形態による製造方法を説明するためのもので、光照射工程を実施している状態を図解的に示す図である。
【図７】実験例２において調査した光吸収率の互いに異なる４種類の態様についての可視光の吸収スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
まず、図１を参照して、この発明が適用される積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１の構造について説明する。
【００２９】
積層セラミックコンデンサ１は、積層された複数のセラミック層２と、セラミック層２間の複数の界面に沿って配置される第１および第２の内部電極層３および４とをもって構成される積層体５を備えている。第１の内部電極層３と第２の内部電極層４とは、各々の一部において互いに対向し、積層方向に見て交互に配置される。セラミック層２は、たとえばＢａＴｉＯ３系の誘電体セラミックからなり、内部電極層３および４は、たとえば、ニッケルを主成分としている。
【００３０】
積層体５は、互いに対向する第１および第２の主面６および７、互いに対向する第１および第２の側面（図示されない紙面に平行な面）ならびに互いに対向する第１および第２の端面８および９を有する、実質的に直方体形状を有している。
【００３１】
積層体５の第１の端面８には、第１の内部電極層３の各端部が露出している。積層体５の第１の端面８上には、第１の内部電極層３の各端部に電気的に接続されるように、第１の外部電極１０が形成されている。
【００３２】
積層体５の第２の端面９には、第２の内部電極層４の各端部が露出している。積層体５の第２の端面９上には、第２の内部電極層４の各端部に電気的に接続されるように、第２の外部電極１１が形成されている。
【００３３】
外部電極１０および１１は、たとえば銅または銀を導電成分として含む導電性ペーストを、積層体５の端面８および９上に塗布し、これを熱処理（焼付け）することによって形成される。外部電極１０および１１上には、必要に応じて、それぞれ、めっき膜１２および１３が形成される。めっき膜１２および１３は、たとえば、ニッケルを主成分とするニッケルめっき層１４、およびその上に形成される、錫を主成分とする錫めっき層１５から構成される。
【００３４】
以下に、積層セラミックコンデンサ１の製造方法について説明する。
【００３５】
まず、セラミック層２となるべき生のセラミックシート２１（図２参照）が用意される。セラミックシート２１は、セラミック粒子、樹脂および分散剤を含むセラミックスラリーをフィルム基材上でシート状に成形することによって得られる。
【００３６】
他方、内部電極層３および４を形成するための導電性ペーストが用意される。導電性ペーストは、たとえばニッケルからなる金属粒子、樹脂および有機溶剤を含む。導電性ペーストは、上述したセラミックシート２１上に所定のパターンをもって印刷され、それによって、セラミックシート２１上に内部電極層３および４となるべき導電性ペースト膜２２（図２参照）が形成される。導電性ペーストに含まれる金属粒子がナノレベルの粒径を有していると、導電性ペースト膜２２は通常黒っぽく見える。すなわち、導電性ペースト膜２２は、白っぽいセラミックシート２１の光吸収率より高い光吸収率を有する。そのため、この実施形態では、導電性ペースト膜２２そのものが光吸収膜の役割を果たす。
【００３７】
次に、導電性ペースト膜２２が形成されたセラミックシート２１を含む複数のセラミックシート２１が、フィルム基材（図示せず。）から剥離された後、積層されることによって、生の積層体が得られる。この積層工程が図２に示されている。
【００３８】
図２を参照して、まず、積層体５の積層方向での一方側の外層部となる、導電性ペースト膜が形成されていない複数のセラミックシート２１が積層される。
【００３９】
次いで、導電性ペースト膜２２が形成された複数のセラミックシート２１が積層される。このとき、セラミックシート２１を積層するごとに、加熱用光源２３からの光２４を光吸収膜としての導電性ペースト膜２２に向かって照射する、光照射工程が実施される。加熱用光源２３としては、好ましくは０．５ｋＷ／ｃｍ２以上、より好ましくは１ｋＷ／ｃｍ２以上の強力な光２４を照射できるものが用いられ、たとえばキセノンランプが有利に用いられる。
【００４０】
加熱用光源２３として、キセノンランプ以外のたとえばハロゲンランプを用いることもできる。この場合、照射エネルギーをより高めるため、レンズや鏡を備える集光用光学システムを組み合わせてもよい。
【００４１】
加熱用光源２３としてキセノンランプを用いる場合、マイクロ秒〜ミリ秒オーダーのパルス光２４が照射される。このとき、暗色の導電性ペースト膜２２が光２４を吸収して加熱されると同時に、その熱が導電性ペースト膜２２の直下のセラミックシート２１に伝達される。ここで、導電性ペースト膜２２は、通常、数μｍと薄いために、導電性ペースト膜２２とセラミックシート２１とは、ほぼ同時に加熱されると考えることができる。
【００４２】
照射光２４のエネルギーが十分に大きいとき（たとえば、導電性ペースト膜２２およびセラミックシート２１の各厚み１μｍに対し１ｋＷ／ｃｍ２以上であるとき；すなわち、太陽光の約１万倍以上であるとき）、導電性ペースト膜２２およびセラミックシート２１は瞬間的に１０００℃以上に加熱され、温度が下がり始めるまでのわずかな時間（〜数ミリ秒）の間に、導電性ペースト膜２２に含まれる金属粒子およびセラミックシート２１に含まれるセラミック粒子はともに焼結する。
【００４３】
このように、光照射工程では、導電性ペースト膜２２は光２４を吸収することによって加熱され、その結果、導電性ペースト膜２２に含まれる金属粒子が焼結するとともに、加熱された導電性ペースト膜２２からセラミックシート２１に伝達された熱によって、セラミックシート２１に含まれるセラミック粒子が焼結する。
【００４４】
従来の雰囲気焼成の場合には、焼成対象物を徐々に加熱するため、金属粒子、セラミック粒子の順に焼結が進行するのに対し、上述のいわゆる光焼成の場合には、焼成対象物を瞬時に加熱するために、金属粒子の焼結とセラミック粒子の焼結とがほぼ同時に開始する。
【００４５】
一般に、粒子の焼結は粒子同士の接点のネッキングが起点となって起こり、その速度は粒径に反比例することが知られている（石田恒雄著，「焼結材料工学」，森北出版株式会社，１９９７年３月，第７７頁〜第８２頁）。したがって、前述したように、金属粒子の焼結とセラミック粒子の焼結とがほぼ同時に開始するとしたが、金属粒子に対して、セラミック粒子が小さい場合、より正確には、セラミック粒子が金属粒子よりも早く焼結する。そのため、セラミックシート２１が導電性ペースト膜２２よりも先に収縮する、といった従来の雰囲気焼成では起こり得ない特異的な現象を実現できる。このことは、デラミネーション不良やカバレッジ不良の発生の抑制に効果的であると考えられる。
【００４６】
光焼成は、短時間の予備焼成プロセスであり、セラミック粒子のネッキングを目的としている。したがって、金属粒子の焼結およびセラミック粒子の本格的な焼結（緻密化）は、後述する本焼成工程において、従来の雰囲気炉を用いて行なわれる。このとき、セラミック粒子を予備的に収縮させているため、金属粒子、セラミック粒子の順に焼結する過程における、導電性ペースト膜２２とセラミックシート２１との界面の応力を低減できる。この結果、デラミネーションや電極カバレッジの低下といった不良を低減し、歩留まりを改善できる。
【００４７】
このように、積層工程において、導電性ペースト膜２２が形成されたセラミックシート２１を積層するごとに光焼成のための光照射工程を実施することを必要回数繰り返された後、再び、積層体５の積層方向における他方側の外層部となる、導電性ペースト膜が形成されていない複数のセラミックシート２１が積層される。
【００４８】
以上のようにして得られた積層体は、積層方向にプレスされる。なお、このような最終段階でのプレスに加えて、上述した積層工程の途中の段階で、セラミックシート２１の積重ねごとに予備的なプレスをさらに実施してもよい。
【００４９】
前述した光照射工程では、光をより多く吸収する導電性ペースト膜２２が主たる熱源となってセラミックシート２１が加熱されるので、セラミック粒子が焼結するのは、導電性ペースト膜２２の直下とその周辺においてのみに限定され、セラミックシート２１のたとえば周縁部では、セラミック粒子は焼結しない可能性が高い。そのため、セラミックシート２１の周縁部では、バインダとしての樹脂成分が残留している可能性が高い。しかしながら、この樹脂成分は、プレス後の積層体において、セラミックシート２１間の密着性をより高めるように有利に作用する。
【００５０】
次いで、図１に示した個々の積層セラミックコンデンサ１のための本焼成前の積層体を得るため、必要に応じて切断工程が実施される。そして、バッチ炉やトンネル炉等を用いた雰囲気焼成による本焼成工程が実施され、焼結した積層体５が得られる。
【００５１】
次に、積層体５の端面８および９上に、導電性ペーストが付与され、焼き付けられることによって、外部電極１０および１１が形成される。さらに、外部電極１０および１１上には、必要に応じて、めっき膜１２および１３が形成され、積層セラミックコンデンサ１が完成される。
【００５２】
なお、この発明に係る製造方法が適用されるのは、上述したような積層セラミックコンデンサに限らず、たとえば、正特性サーミスタ、バリスタ、インダクタなどの他の積層セラミック電子部品にも適用することができる。
【００５３】
図３は、この発明の第２の実施形態による製造方法を説明するためのものである。図３において、図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。この実施形態は、光照射工程を終えたセラミックシートが積層工程において積層されることを特徴としている。
【００５４】
図３には、フィルム基材２５によって裏打ちされた長尺のセラミックシート２１が図示されている。セラミックシート２１は、ロール・ツー・ロール方式（図示を省略）で間欠的に矢印２６方向へ搬送されながら、印刷ステーション２７において、導電性ペースト膜２２が印刷され、次いで、ヒーター加熱乾燥ステーション２８を経た後、光照射ステーション２９において、加熱用光源２３からの光２４が導電性ペースト膜２２に向かって照射される。この光照射ステーション２９では、導電性ペースト膜２２が光２４を吸収することによって加熱され、金属粒子が焼結するとともに、加熱された導電性ペースト膜２２からセラミックシート２１に伝達された熱によって、セラミック粒子が焼結する。
【００５５】
その後、セラミックシート２１は、切断線３０に沿って切断された後、図示しないが、積層工程に付される。積層工程では、光照射工程を実施しないことを除いて、図２を参照して説明した工程と同様の工程が実施される。
【００５６】
図４は、この発明の第３の実施形態による製造方法を説明するためのものである。図４において、図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。この実施形態は、光吸収膜として、光照射工程の後もセラミックシート上に残る導電性ペースト膜だけでなく、光照射工程において消失する膜をも備えることを特徴としている。
【００５７】
図４を参照して、セラミックシート２１上には、所定のパターンをもって導電性ペースト膜２２が形成される。さらに、セラミックシート２１上の、導電性ペースト膜２２が形成されない領域には、光照射工程において消失するもので、たとえばカーボンや暗色の有機色素を含むペーストからなる可消失膜３１が形成される。なお、導電性ペースト膜２２および可消失膜３１の形成順序は問わない。
【００５８】
上述の状態で、加熱用光源２３からの光２４が、光吸収膜としての導電性ペースト膜２２および可消失膜３１に向かって照射されると、導電性ペースト膜２２および可消失膜３１が光２４を吸収して加熱されると同時に、その熱が導電性ペースト膜２２および可消失膜３１の直下のセラミックシート２１に伝達される。その結果、導電性ペースト膜２２中の金属粒子が焼結するとともに、セラミックシート２１中のセラミック粒子が焼結する。また、可消失膜３１は、それ自身が光２４を吸収して生じた熱によって消失する。可消失膜３１の消失には、蒸発や燃焼という現象を伴う。
【００５９】
この実施形態では、セラミックシート２１の主面方向での全領域にわたって、セラミック粒子の焼結が達成され得る。
【００６０】
図５は、この発明の第４の実施形態による製造方法を説明するためのものである。図５において、図２または図４に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。この実施形態は、上記第３の実施形態の場合と同様、光吸収膜として、光照射工程の後もセラミックシート上に残る導電性ペースト膜だけでなく、光照射工程において消失する膜をも備えることを特徴としている。また、この実施形態は、セラミックシートの主面方向での全領域にわたって、セラミック粒子の焼結が達成され得る点でも、第３の実施形態と同様である。
【００６１】
図５を参照して、セラミックシート２１上には、所定のパターンをもって導電性ペースト膜２２が形成される。さらに、セラミックシート２１上の、導電性ペースト膜２２が形成された領域をも含めて、セラミックシート２１の主面方向での全領域には、光照射工程において消失する可消失膜３１が形成される。
【００６２】
この実施形態では、可消失膜３１の形成にあたっては、導電性ペースト膜２２との間での位置合わせが不要であり、そのため、印刷に限らず、たとえばスプレーによる塗布をも適用することができる。
【００６３】
この実施形態においても、加熱用光源２３からの光２４によって、光吸収膜としての導電性ペースト膜２２および可消失膜３１が加熱されると同時に、その熱が導電性ペースト膜２２および可消失膜３１の直下のセラミックシート２１に伝達される。その結果、導電性ペースト膜２２中の金属粒子が焼結するとともに、セラミックシート２１中のセラミック粒子が焼結する。また、可消失膜３１は、それ自身が光２４を吸収して生じた熱によって消失する。
【００６４】
上記の第３および第４の実施形態は、図２に示すように、積層工程において、セラミックシート２１を積層するごとに光照射工程を実施する場合にも、図３に示すように、光照射工程を終えたセラミックシート２１を積層する場合にも適用することができる。
【００６５】
図６は、この発明の第５の実施形態による製造方法を説明するためのものである。図６において、図４に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。この実施形態は、光吸収膜として、光照射工程において消失する膜のみを備えることを特徴としている。また、この実施形態においても、セラミックシートの主面方向での全領域にわたって、セラミック粒子の焼結が達成され得る。
【００６６】
図６を参照して、セラミックシート２１の主面方向での全領域に、光照射工程において消失する可消失膜３１が形成される。可消失膜３１の形成には、たとえば印刷またはスプレーによる塗布が適用される。
【００６７】
この実施形態では、加熱用光源２３からの光２４によって、光吸収膜としての可消失膜３１が加熱されると同時に、その熱が可消失膜３１の直下のセラミックシート２１に伝達される。その結果、セラミックシート２１中のセラミック粒子が焼結し、また、可消失膜３１は、それ自身が光２４を吸収して生じた熱によって消失する。
【００６８】
次に、この発明に従って実施した実験例について説明する。
【００６９】
［実験例１］
この実験例では、試料として積層セラミックコンデンサを作製した。
【００７０】
まず、ＢａＣＯ３およびＴｉＯ２の各粉末を用意し、これらをＢａＴｉＯ３の組成が得られるように調合した。
【００７１】
次に、この調合粉末に、純水を加えて、ジルコニアボールとともに１０時間混合粉砕し、乾燥後、１０００℃の温度で２時間仮焼し、次いで、粉砕することによって、仮焼粉末を得た。
【００７２】
次に、この仮焼粉末に、樹脂、分散剤および水を加えて、ジルコニアボールとともに数時間混合することによって、平均粒径５０ｎｍのセラミック粒子としての仮焼粉末を含むセラミックスラリーを得た。
【００７３】
次に、セラミックスラリーを、フィルム基材上でドクターブレード法によりシート状に成形し、乾燥させることによって、厚み２μｍのセラミックシートを得た。
【００７４】
次に、平均粒径２００ｎｍのニッケル粉末と樹脂と有機溶剤とを含む導電性ペーストを用意し、所定のセラミックシート上に、スクリーン印刷法によって、内部電極層となる厚み１．０μｍの導電性ペースト膜を形成した。ここで、金属粉末としてのニッケル粉末の粒径より、前述したセラミック粒子の粒径の方が小さいことが注目される。
【００７５】
次に、導電性ペースト膜が形成されていない適当数の外層用セラミックシートを積層した後、その上に、導電性ペースト膜がセラミックシートを介して対向する状態となるように、導電性ペースト膜が形成された複数のセラミックシートを積層した。この積層工程において、１枚のセラミックシートを積み重ねるごとに、水銀キセノンランプからの光（波長３００〜１２００ｎｍ）を、導電性ペースト膜に向かって、表１に示した「照射光パワー」および「照射時間」をもって１パルス照射し、セラミックシートの予備焼成を行なった。さらに、導電性ペースト膜が形成されていない適当数の外層用セラミックシートをその上に積層し、圧着した後、長さ２．２ｍｍおよび幅２．７５ｍｍの寸法に切断し、厚み１．２ｍｍの生の積層体を得た。
【００７６】
次に、生の積層体を、４００℃の温度で脱脂した後、本焼成のため、１２５０℃の温度で２０分間焼成した。これによって、セラミックシートによってセラミック層が与えられ、かつ導電性ペースト膜によって内部電極層が与えられた、焼結後の積層体を得た。
【００７７】
次に、焼結後の積層体を、ＳｉおよびＡｌを含む直径１ｍｍの玉石と混合し、さらに所定量の水を加えて、バレル研磨を実施した。
【００７８】
次に、積層体の両端面上に、Ｃｕを導電成分として含む導電性ペーストを塗布し、焼き付けることによって、外部電極を形成した後、さらに、外部電極上に、めっき膜としてのＮｉ層およびＳｎ層を順次電気めっきによって形成した。
【００７９】
以上のようにして、各試料に係る積層セラミックコンデンサを得た。なお、比較試料としての積層セラミックコンデンサを、前述した水銀キセノンランプによる予備焼成を行なわなかったことを除いて同様の条件で作製した。これらの試料について、デラミネーション発生率および室温抵抗を評価した。その結果が表１に示されている。表１において、比較試料に比べて、デラミネーション発生率が低減されかつ室温抵抗が同等に維持された試料については「○」と表示し、デラミネーション発生率が低減されなかったり、室温抵抗が高くなったりした試料については「×」と表示した。
【００８０】
【表１】
2015076005.tif 000003
【００８１】
表１からわかるように、「照射光パワー」が小さい、または「照射時間」が短い条件では、比較試料に比べて、デラミネーション発生率が低減されなかった。これは、水銀キセノンランプによる予備焼成で、セラミック粒子の焼結が十分に進行しなかったためであると推測される。
【００８２】
これに対して、「照射光パワー」および「照射時間」が適切な条件では、比較試料に比べて、室温抵抗が維持されながら、デラミネーション発生率が低減された。これは、水銀キセノンランプによる予備焼成で、セラミック粒子が十分に焼結し、本焼成段階での内部電極層とセラミック層との焼結収縮挙動の差異に起因する応力が緩和されたためであると推測される。
【００８３】
なお、「照射光パワー」が過剰、または「照射時間」が不適切に長い条件では、比較試料に比べて、室温抵抗が高くなる不良が発生した。これは、導電性ペースト膜中の金属粒子が過剰に焼結収縮し、内部電極層に欠陥が発生し、内部電極層のカバレッジが低下したためであると推測される。
【００８４】
なお、「照射光パワー」の適切な範囲は、セラミック材料の組成、粒径、膜厚などによって変化すると考えられる。しかし、この実験例では、少なくとも、「照射光パワー」が０．５ｋＷ／ｃｍ２以上であれば、水銀キセノンランプによる予備焼成で、セラミック粒子が十分に焼結し得ることが実証された。
【００８５】
また、光吸収膜として機能する導電性ペースト膜が形成されたセラミックシートを積層するごとに、水銀キセノンランプによる予備焼成が実施される場合、多層の積層体を効率良く生産するためには、１層のセラミックシート当たりの光照射時間は短い方が好ましい。この実験例では、「照射時間」が０．５〜１０ミリ秒の範囲で良好な結果が得られている。通常、１層のセラミックシートを積層する所要時間は数１００ミリ秒〜数秒程度であり、これに比べて、上述の良好な結果が得られた「照射時間」は十分に短い。したがって、従来の積層工程の効率を低下させることなく、光による予備焼成工程を導入することができる。
【００８６】
［実験例２］
この実験例では、光吸収率の異なる複数種類の光吸収膜の各々の性能を調査するため、厚みの異なる複数種類のセラミックシートの各々上に、上記各種類の光吸収膜を形成し、水銀キセノンランプからの光（波長３００〜１２００ｎｍ）を光吸収膜に向かって照射し、セラミックシートに含まれるセラミック粒子の焼結の可否を調査した。
【００８７】
図７に、この実験例で調査した光吸収膜についての可視光（波長４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の吸収スペクトルを示す。光吸収率は、紫外可視分光光度計（島津製作所）を用いて計測した。
【００８８】
図中、「ニッケル」は、実験例１で用いたニッケル粉末を含む導電性ペーストを、実験例１で用いたセラミックシート上に印刷塗布して形成した光吸収膜である。
【００８９】
「銅」は、平均粒径２００ｎｍの銅粉末を用い、上記ニッケル粉末を含む導電性ペーストの場合と同じ製法で作製した導電性ペーストを、実験例１で用いたセラミックシート上に印刷塗布して形成した光吸収膜である。
【００９０】
「銀箔」は、実験例１で用いたセラミックシート上に、スパッタ法で銀箔を厚み２００ｎｍとなるように形成した光吸収膜である。
【００９１】
「なし（セラミック）」は、何らの光吸収膜をも形成しなかった、実験例１で用いたセラミックシートそのものである。
【００９２】
図７に示した各試料に対し、光照射を行ない、セラミックシートに含まれるセラミック粒子の焼結の可否が表２に示されている。
【００９３】
【表２】
2015076005.tif 000004
【００９４】
表２において、セラミック粒子が焼結した場合を「○」で表示し、焼結しなかった場合を「×」で表示している。
【００９５】
図７に示すように、「ニッケル」は平均光吸収率が６３％であり、「銅」は平均光吸収率が２１％であった。これら「ニッケル」および「銅」を光吸収膜として用いた場合、セラミック粒子が焼結した。他方、「銀箔」は、平均光吸収率が「なし（セラミック）」より低く、０．７％であった。「銀箔」を光吸収膜として用いた場合、セラミック粒子は焼結しなかった。もちろん、「なし（セラミック）」でも、セラミック粒子は焼結しなかった。
【００９６】
これらのことから、光焼成技術によりセラミックを焼成しようとする場合、光吸収率がセラミックシートより高い材質の光吸収膜を用いる必要があることがわかった。また、光吸収膜は、光吸収率がより高い方が好ましく、より具体的には、可視光（波長４００〜８００ｎｍ）の平均吸収率が、好ましくは２１％以上、より好ましくは６３％以上であることがわかった。
【００９７】
なお、この実験例では、金属材料という不揮発性、非燃焼性の材料を光吸収膜において用いていたが、有機色素に代表される揮発性の材料、またはカーボンに代表される燃焼可能な材料を光吸収膜において用いても同様の効果が得られることが理解される。
【００９８】
また、セラミックシートの厚みが過剰に大きいと、セラミック粒子を十分に焼結させ得ないこともわかった。すなわち、光焼成対象としてのセラミックシートの厚みは、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜３μｍであることがわかった。
【符号の説明】
【００９９】
１  積層セラミックコンデンサ（積層セラミック電子部品）
２  セラミック層
３，４  内部電極層
５  積層体
２１  セラミックシート
２２  導電性ペースト膜
２３  加熱用光源
２４  光
２９  光照射ステーション
３０  切断線
３１  可消失膜
【図１】
2015076005.tif 000005
【図２】
2015076005.tif 000006
【図３】
2015076005.tif 000007
【図４】
2015076005.tif 000008
【図５】
2015076005.tif 000009
【図６】
2015076005.tif 000010
【図７】
2015076005.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月6日(2017.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
セラミック粒子を含むセラミックシートを用意する工程と、
前記セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、
加熱用光源からの光を前記光吸収膜に向かって照射する、予備焼成工程としての光照射工程と、
本焼成工程と、
を備え、
前記光吸収膜の少なくとも一部が金属粒子を含む導電性ペーストからなる導電性ペースト膜であり、
前記光照射工程において、前記光吸収膜は前記光を吸収することによって加熱され、加熱された前記光吸収膜から前記セラミックシートに伝達された熱によって、前記セラミック粒子を焼結させる、
セラミックの焼成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記光吸収膜の一部は、前記光照射工程において消失する膜からなる、請求項１または２に記載のセラミックの焼成方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
セラミック粒子を含む複数のセラミックシートを用意する工程と、
複数の前記セラミックシートを積層し、それによって、積層体を得る、積層工程と、
前記積層体を焼成する、本焼成工程と、
を備える、積層セラミック電子部品の製造方法であって、
前記セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、
加熱用光源からの光を前記光吸収膜に向かって照射する、予備焼成工程としての光照射工程と、
をさらに備え、
前記光吸収膜の少なくとも一部は、金属粒子を含む導電性ペーストからなる導電性ペースト膜によって与えられ、
前記光照射工程において、前記光吸収膜は前記光を吸収することによって加熱され、その結果、前記金属粒子が焼結するとともに、加熱された前記光吸収膜から前記セラミックシートに伝達された熱によって、前記セラミック粒子が焼結する、
積層セラミック電子部品の製造方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
すなわち、この発明に係るセラミックの焼成方法は、セラミック粒子を含むセラミックシートを用意する工程と、セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、加熱用光源からの光を光吸収膜に向かって照射する、予備焼成工程としての光照射工程と、本焼成工程と、を備え、上記光吸収膜の少なくとも一部が金属粒子を含む導電性ペーストからなる導電性ペースト膜であり、光照射工程において、光吸収膜は光を吸収することによって加熱され、加熱された光吸収膜からセラミックシートに伝達された熱によって、セラミック粒子を焼結させることを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記光吸収膜は、その少なくとも一部が金属粒子を含む導電性ペーストによって形成され、光照射工程の後もセラミックシート上に残る膜からなるが、たとえばカーボンや暗色の有機色素を含むペーストからなる場合のように、その一部が、光照射工程において消失する膜であってもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
そして、特徴的構成として、この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、セラミックシート上に、当該セラミックシートの光吸収率よりも高い光吸収率を有する光吸収膜を形成する工程と、加熱用光源からの光を上記光吸収膜に向かって照射する、予備焼成工程としての光照射工程と、をさらに備える。光吸収膜の少なくとも一部は、金属粒子を含む導電性ペーストからなる導電性ペースト膜によって与えられる。また、光照射工程において、光吸収膜は光を吸収することによって加熱され、その結果、前記金属粒子が焼結するとともに、加熱された光吸収膜からセラミックシートに伝達された熱によって、セラミック粒子が焼結することを特徴としている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
光照射工程は、前述したように、本焼成工程に先立って実施される予備焼成工程である。
【国際調査報告】
2015076005.tif 000012
2015076005.tif 000013
2015076005.tif 000014
2015076005.tif 000015