(57)【要約】【課題】積層型セラミック電子部品の高積層化において、内部導体（内部電極とも言う）の薄層化が遅れており、高積層にした場合に内部導体の厚み分の段差を埋めることが難しくなっている。  段差が埋まらない場合は、その部分でデラミネーションやクラックが生じたり、内部導体パターンの引き出し部分の変形が大きくなって絶縁性を阻害することがある。【解決手段】内部導体として用いられる導電性ペーストに含まれる金属粉の３０重量％以上をリン片状粉にした導電性ペーストを用いることにより、印刷後および焼成後の内部導体の厚みを薄くすることが出来、それによって内部導体の厚み分による段差を軽減して、積層セラミック電子部品の内部導体の引き出し部分の変形を防ぎ、クラックやデラミネーションの無い積層セラミック電子部品を容易に得ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内部導体がセラミック誘電体層を介して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において、金属粉、有機バインダーおよび有機溶剤を含み、前記金属粉におけるリン片状粉の割合が３０重量％以上である導電性ペーストを内部導体として用いることを特徴とする積層セラミック電子部品とその製造方法。
【請求項２】
前記導電性ペーストに含まれるリン片状金属粉の厚みと長さの比（長さ/厚み）が３以上１０以下であることを特徴とする請求項１記載の積層セラミック電子部品とその製造方法。
【請求項３】
前記導電性ペーストに含まれる金属粉が銀、パラジウム、ニッケル、または銅を主成分とすることを特徴とする請求項１および請求項２記載の積層セラミック電子部品とその製造方法。
【請求項４】
金属粉と有機バインダーと有機溶剤を主成分とする導電性ペーストにおいて、金属粉が銀、パラジウム、ニッケル、または銅を主成分とし、前記金属粉におけるリン片状粉の割合が３０重量％以上以下であり、そのリン片状金属粉の厚みと長さの比（長さ/厚み）が３以上１０以下であることを特徴とする導電性ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミック電子部品の製法に関し、特に積層セラミックコンデンサのようにセラミック誘電体層および内部導体層が複数枚積層された積層型電子部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、例えば、積層セラミックコンデンサでは小型高容量化が求められ、このため誘電体層の多層化および薄層化が進められている。
【０００３】
このような積層セラミックコンデンサでは、セラミック誘電体層の多層化および薄層化に伴い、誘電体グリーンシート上に形成された内部導体の厚みが大きく影響するようになり、内部導体が形成されている部分と形成されていない部分との間で内部導体の厚み分による段差が累積して大きな段差になると、内部導体の無い周囲の誘電体グリーンシート同士の密着が弱くなり、デラミネーションやクラックが発生しやすくなることから、誘電体グリーンシート上の段差を無くそうと種々の工夫が提案され、実施されているものもある。
【０００４】
このような積層セラミック電子部品の製法として、例えば特開平０９−１１５７６６に示されている方法が知られている。
【０００５】
この公報に開示された積層セラミック電子部品の製法では、グリーンシートの上面に電極パターンを形成した後、その周囲に所定の厚みを有するセラミックグリーンシート（この後、段差排除用グリーンシート、と記載する）を、前記電極パターンと重ならないように配設する工程とを具備することを特徴としており、従来のグリーンシートの上面に電極パターンを形成した後にそれを複数枚積層する製法に、排除用グリーンシートを前記電極パターンと重ならないように配設するという工程を付加して段差を解消する工夫がされている。
【特許文献１】特開平０９−１１５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、段差排除用グリーンシートを電極パターンと重ならないように配設するには、その重ね合わせが精度良く行わなければならない。  少しでも重ね合わせにズレがあれば、電極パターンの上に段差排除用グリーンシートが乗ってしまい、段差排除が出来なくなるばかりか、かえって段差を大きくすることになってデラミネーションやクラックを発生させることになる。
【０００７】
つまり段差排除用グリーンシートを配設するということは、極めて精度の高い位置合わせの制御技術が必要とされるだけではなく、それが十分でない場合には段差が解消されずにデラミネーションやクラックが発生してしまうという危険性の高い方法である。  更に、段差排除用グリーンシートを配設する製法は、従来の工程に付加されるために製法がより複雑になり、新たな設備が必要となるばかりか製造工程が長くなるので製造リードタイムも長くなり、製造上の負担が大きくなる。
【０００８】
従って本発明は、セラミック層を薄層化して積層数を増加した場合にも、品質上危険性が高く製造工程が長くなる方法を採らずに、途切れのない内部導体層を形成できるとともに、内部導体層の厚みによる段差を小さくすることができ、内部導体の引き出し部分の変形やクラックやデラミネーションの発生を抑制できる積層セラミック電子部品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】
【０００９】
本発明の積層セラミック電子部品は、セラミック誘電体粉末を含有する誘電体スラリーをキャリアフィルム上に塗布して誘電体グリーンシートを形成し、該誘電体グリーンシート上に、リン片状の金属粉を含有する金属粉を主成分とする導電性ペーストを用いて矩形状の内部導体パターンを所定間隔をおいて複数形成して、更に前記内部導体パターンが形成された誘電体グリーンシートを複数積層して積層体を形成した後に、該積層体を内部導体パターン毎に切断した個々の積層ブロックを焼成して積層セラミック電子部品を得ることを特徴とする。
【００１０】
このように得られた積層セラミック電子部品は、導電性ペースト中に含まれる金属粉にリン片状の金属粉が含有されているために、導電性ペーストが誘電体グリーンシート上に形成されて乾燥される際にリン片状の金属粉が折り重なって平板状になり、連続した薄い内部導体パターンが形成される。
【００１１】
上記積層セラミック電子部品では、導電性ペーストに含まれる金属粉におけるリン片状金属粉の含まれる割合は３０重量％以上であることが望ましい。
【００１２】
導電性ペーストを構成する金属粉におけるリン片状金属粉の含まれる割合をこのような範囲とすることにより、リン片状金属粉の重なり合いが容易になるので、内部導体層の厚さを容易に薄くすることができる。
【００１３】
また、上記積層セラミック電子部品では、導電性ペーストに含まれる金属粉におけるリン片状金属粉の長さと厚みの寸法比（長さ／厚み＝アスペクト比）が３以上１０以下であることが望ましい。
【００１４】
導電性ペーストを構成する金属粉におけるリン片状金属粉の形状において、アスペクト比をこのような範囲とすることによりリン片状金属粉が効率良く重なり合って平板状になるので、内部導体層の厚さを容易に薄くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、上記に示したように内部導体が誘電体グリーンシート上に薄く形成されるために、内部導体の厚み分の段差を小さく抑制することが出来ることにより、特別な段差解消手段を採らずに積層セラミック電子部品のデラミネーションやクラックを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の積層セラミック電子部品は、例えばセラミック電子部品の一つである積層セラミックコンデンサに適用される。
【００１７】
図１に示すように、積層セラミックコンデンサを構成する誘電体グリーンシート１は、キャリアフィルム２上にセラミック誘電体粉を含有する誘電体スラリーを塗布して形成される。  なお、誘電体グリーンシート１の乾燥後の厚みは小型、高容量化において４μｍ以下、特に静電容量と絶縁性を確保するという理由からその厚みは１〜３μｍであることが望ましい。
【００１８】
ここで用いるキャリアフィルム２として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが用いられ、また薄層化した誘電体グリーンシート１の剥離性を良くするために、その表面にシリコン系の樹脂をコーティングして離型処理されていることが望ましい。
【００１９】
また、セラミック誘電体粉を含有する誘電体スラリーは、例えば、セラミック誘電体粉と、ポリビニルブチラール樹脂などの高分子の有機樹脂などからなるバインダーと、エチルアルコールやメチルエチルケトンなどの溶剤を加えて混合・分散させて作られる。  なお、バインダーに用いる樹脂としては、他にもポリビニルアルコール樹脂やアクリル系樹脂などを用いることもでき、溶剤としては、他にもアルコール類や酢酸エステル類を用いても良い。  
【００２０】
この誘電体グリーンシート１に用いるセラミック誘電体粉としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を母材として、それにＭｎ、Ｙｂ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｍｏ等の酸化物が添加材として添加されたものが使用される。  また、セラミック誘電体粉の主原料であるＢａＴｉＯ３粉の合成法は、固相法、蓚酸塩法、水熱合成法等いずれでも良いが、ＢａＴｉＯ３粉の平均比表面積は２〜８ｍ２／ｇが望ましい。
【００２１】
そして、この誘電体グリーンシート１に用いる誘電体粉の平均粒径は、誘電体グリーンシート１の薄層化という理由から０．４μｍ以下が望ましく、特に、高絶縁性、高耐電圧性を追求するという点で０．０５〜０．３μｍが望ましい。
【００２２】
このように、誘電体グリーンシート１に用いられるセラミック粉の平均粒径が０．４μｍ以下であれば、この誘電体グリーンシート１の表面粗さ（Ｒａ）を小さくすることができる。
【００２３】
また、誘電体グリーンシート１の成形方法の具体的な方法としては、ドクターブレード法、ダイコータ法、リバースロールコータ法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法等いずれの方法でも良いが、生産効率の観点からはダイコータ法、グラビア印刷法が好ましい。
【００２４】
次に、図１に示すように、この誘電体グリーンシート１上に導電性ペーストを印刷することにより、内部導体３が所定間隔をおいて複数個形成される。
【００２５】
ここで、本発明の積層型電子部品の製法にかかる導電性ペーストについて説明する。
【００２６】
本発明の導電性ペーストは、導電性粉とセラミック粉と高沸点の有機溶剤とエチルセルロース等の樹脂と少量の分散剤を含有し、前記導電性粉は球状粉とその球状粉をリン片化したリン片粉とを混合したもの、またはリン片粉のみからなることを特徴とする。
【００２７】
導電性粉末の内球状粉の平均粒径は０．０５〜０．５μｍの範囲であることが望ましく、また、球状粉をリン片化したリン片粉の割合が３０重量％以上であることが望ましい。
【００２８】
リン片状金属粉の割合を３０重量％以上にすることにより、図２に示すように、リン片状金属粉の重なり合いが容易になるので、内部導体３の厚さを容易に薄くすることができる。  リン片状金属粉の割合が３０重量％未満では、リン片状金属粉の重なり合いが不十分であり、内部導体３の厚さを容易に薄くすることは難しい。  
【００２９】
また、導電性ペーストを構成する金属粉におけるリン片状金属粉の形状はアスペクト比が３〜１０であることが望ましい。
【００３０】
アスペクト比を３〜１０の範囲とすることによりリン片状金属粉が効率良く重なり合って平板状になるので、内部導体３の厚さを容易に薄くすることができる。  リン片状金属粉のアスペクト比が３未満では、リン片状金属粉が効率良く扁平に重なり合うことが難しく、アスペクト比が１０を超えると、形状が大きくなり過ぎるためにかえってリン片粉の重なり合いが難しくなる。
【００３１】
導電性ペースト中に含まれる金属粉末は、貴金属、卑金属のいずれかに限定されるものではなく、貴金属としては銀やパラジウムなどを用いて良いが、コストが安い卑金属の方が望ましく、特に焼成温度の観点からニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）が望ましい。
【００３２】
この導電性ペーストに含まれるセラミック粉末は、誘電体グリーンシートに用いられるセラミック誘電体粉末の組成に近いものであることが望ましく、チタン酸バリウムまたはチタン酸バリウムを母材として添加剤を添加した誘電体グリーンシートに用いたセラミック誘電体粉末がより望ましい。
【００３３】
また、このような導電性粉末とセラミック粉末により構成される導電性ペーストの粘度特性は、印刷後の内部導体３の保形性を確保し、パターンのにじみを抑制するという理由からチクソトロピー性であることが望ましく、前記粘度特性はペースト中の導電性粉末や樹脂や溶剤等の組成比を制御すると共に、溶剤の種類や分散剤によって制御することができる。
【００３４】
また、内部導体３の厚みは乾燥後で１．３μｍ以下であることが望ましく、特に、多層化において積層体の薄型化および低コスト化とともに静電容量の確保を図る上で０．８〜１．２μｍであることが望ましい。
【００３５】
次に、図３に示すように、内部導体３を形成したセラミックグリーンシート１を交互に複数枚積層することにより、積層体１０を形成し、次に、図４に示すように、この積層体１０を熱圧着した後に切断することにより複数個の積層ブロックが得られる。  さらには、この積層ブロックを所定の雰囲気下、温度条件で焼成し、その後に端部電極を形成して積層型電子部品である積層セラミックコンデンサを得ることができる。
【実施例１】
【００３６】
積層セラミック電子部品の一つである積層セラミックコンデンサを以下のように作製した。
【００３７】
誘電体グリーンシートは、平均粒径０．３μｍのチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分として、Ｍｎ、Ｙｂ、Ｍｇ、Ｃａ等の酸化物を添加したセラミック誘電体粉１００重量部に対して、ポリビニルブチラール１２重量％とフタール酸系可塑剤を２重量部とアルコール系溶剤と炭化水素系溶剤とが混合された溶剤２００重量％と分散剤２重量部を添加し、ビーズミルで混練、調製してセラミックスラリーを作成し、ダイコーター法を用いてポリエステル（ＰＥＴ）フィルム上に成膜した。  誘電体グリーンシートの平均厚みは２．０μｍとした。
【００３８】
導電性ペーストは、平均粒径０．３μｍのＮｉ粉７０重量部と前記Ｎｉ粉をリン片化したアスペクト比が５であるリン片粉３０重量部に、平均粒径０．１μｍのチタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉１０重量部と、エチルセルロース６重量部とアルコール系溶剤と炭化水素系溶剤とが混合された溶剤１００重量部と、分散剤３重量部を加え、３本ロールで混練して調製した。
【００３９】
次に、得られた誘電体グリーンシートの上に、前記導電性ペーストを５００メッシュのスクリーンを用いて、スクリーン印刷装置にて複数の矩形状パターン形状を印刷し、乾燥させて内部導体パターンを形成した。  内部導体パターンは、導電性ペースト中にリン片粉が含まれていることにより薄く均一に形成され、内部導体の途切れも無く、乾燥後の内部導体パターンの厚みは１．２μｍであった。
【００４０】
次に、その表面に内部導体パターンが形成された誘電体グリーンシートを２００枚積層し、さらにその上下に、内部導体パターンが形成されていない誘電体グリーンシートを各２０枚積層し、温度４０℃、圧力３ＭＰａで熱圧着して、仮積層体を形成した。
【００４１】
次に、この仮積層体を真空下において温度６０℃、圧力３０ＭＰａで熱圧着して、前記誘電体グリーンシートと内部導体パターンの仮積層体を完全に密着させて積層体を得た。
【００４２】
本発明の積層セラミック電子部品を形成する積層体は、誘電体グリーンシートの上に形成された内部導体パターンが薄いことにより、加熱加圧による前記プレス工程において、セラミックグリーンシートや導体パターンが大きく変形することがなかった。
【００４３】
次に、この積層体を内部導体パターン毎に格子状に切断して、複数の個々の積層ブロックを得た。
【００４４】
次に、この積層ブロックを水素と酸素が体積比で１：９９の雰囲気中で５００℃まで加熱してバインダーを燃焼させた後、酸素分圧１０−９〜１０−１２Ｐａの酸素／窒素雰囲気中、１２００℃で２時間焼成し、さらに、窒素雰囲気中にて１０００℃で２時間の再酸化処理を行い、積層セラミックコンデンサを得た。  焼成後、得られた積層セラミックコンデンサの端面に銅（Ｃｕ）ペーストを塗布し、９００℃で焼き付け、さらにＮｉ／Ｓｎメッキを施し、内部電極層と接続する外部導体を形成した。
【００４５】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は、幅０．８ｍｍ、長さ１．６ｍｍであり、また、断面を電子顕微鏡で測定したところ前記の得られた積層セラミックコンデンサの内部導体の厚みは０．７μｍであり、内部導体の連続性は９６％であった。
【実施例２】
【００４６】
導電性ペースト中の球状粉とリン片粉の比率をそれぞれ５０重量部と５０重量部にして、実施例１と同様の工程を経て積層セラミックコンデンサを作成した。
【実施例３】
【００４７】
導電性ペースト中の球状粉とリン片粉の比率をそれぞれ２０重量部と８０重量部にして、実施例１と同様の工程を経て積層セラミックコンデンサを作成した。
【実施例４】
【００４８】
導電性ペースト中の球状粉とリン片粉の比率をそれぞれ０重量部と１００重量部にして、実施例１と同様の工程を経て積層セラミックコンデンサを作成した。
【実施例５】
【００４９】
導電性ペースト中の球状粉とリン片粉の比率をそれぞれ１００重量部と０重量部にして、実施例１と同様の工程を経て積層セラミックコンデンサを作成した。
【実施例６】
【００５０】
導電性ペースト中の球状粉とリン片粉の比率をそれぞれ３０重量部と７０重量部にして、そのリン片粉のアスペクト比を３にして、実施例１と同様の工程を経て積層セラミックコンデンサを作成した。
【実施例７】
【００５１】
導電性ペースト中の球状粉とリン片粉の比率をそれぞれ３０重量部と７０重量部にして、そのリン片粉のアスペクト比を１０にして、実施例１と同様の工程を経て積層セラミックコンデンサを作成した。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
表１の結果から明らかなように、実施例１では乾燥後の内部導体厚みが１．２μｍであり、内部導体の引き出し部の変形も小さく、クラックやデラミネーションが見られなかった。
【００５４】
導電性ペースト中のリン片粉の比率が５０重量％以上である実施例２、３、および４では、乾燥後の内部導体厚みが更に薄く、１．１μｍ以下であり、図５に示すように、内部導体の引き出し部４の変形が殆どなかった。  焼成後の導体厚みも０．８μｍ以下であり、導体の連続性も９７％以上と高かった。
【００５５】
一方、導電性ペースト中のリン片粉の比率が０重量％である実施例５では、乾燥後の内部導体厚みが１．５μｍであり、図６に示すように、内部導体の引き出し部４の変形が大きく、クラック５やデラミネーション６が発生していた。  焼成後の導体厚みも１．０μｍと厚く、導体の連続性も９０％と低い値であった。
【００５６】
また、導電性ペースト中のリン片粉のアスペクト比が３および１０である実施例６および７では、乾燥後の内部導体厚みが１．２μｍ以下であり、内部導体の引き出し部の変形も小さく、クラックやデラミネーションが見られなかった。
【００５７】
以上のように、内部導体として用いられる導電性ペーストに含まれる金属粉の３０重量％以上をリン片状粉にした導電性ペーストを用いることにより、印刷後および焼成後の内部導体の厚みを薄くすることが出来、それによって内部導体が形成されている部分と形成されていない部分との間で内部導体の厚み分による段差を軽減して、積層セラミック電子部品の内部導体の引き出し部分の変形を容易に小さくすることができることによって、クラックやデラミネーションの無い積層セラミック電子部品を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】セラミック誘電体と内部導体をキャリアフィルム上に形成した図である。
【図２】本発明の内部導体３を示す概略断面図である。
【図３】本発明の積層体を示す概略断面図である。
【図４】本発明の積層ブロックを示す概略断面図である。
【図５】本発明実施例１の積層セラミックコンデンサの焼成体を示す概略断面図である。
【図６】本発明実施例５の積層セラミックコンデンサの焼成体を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  セラミック誘電体
２  キャリアフィルム
３  内部導体
４  球状粉
５  リン片粉
６  内部導体引き出し部分
７  クラック
８  デラミネーション
１０  積層体
１１  積層ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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