(57)【要約】【課題】金属層の厚さが薄くなった場合でも焼成処理時に金属層に欠陥を生じることを回避して、所期の品質及び電気特性が得られる積層型電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】電気泳動法によって溶液Ｓ１中の金属粒子を各転写面１ａ１に堆積させることにより、バインダを含む導体ペーストから金属層を作成する場合に比べて、粒子密度の高い金属層４ａを各転写面１ａ１に形成できる。また、金属層４ａが形成された各転写面１ａ１をセラミック層に押し付けて金属層４ａをセラミック層に転写することにより、所定数の金属層４ａを所定配列でセラミック層６の表面に一括で形成できる。前記の金属層４ａは金属粒子含有量が極めて高いため、厚さが薄くなっても焼成処理時に金属層４ａに分裂等の欠陥を生することがなく、これにより所期の品質及び電気特性を有する積層セラミックコンデンサを製造できる。【選択図】　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と多数の金属層とが交互に重ねられた積層物を作成する工程と、積層物を所定サイズに分断して単位積層物を作成する工程と、単位積層物を焼成して単位焼成物を作成する工程を少なくとも備える積層型電子部品の製造方法において、
前記積層物作成工程は、所定形状の転写面を有する所定数の転写体の少なくとも転写面を金属粒子を含む溶液中に浸漬し、電気泳動法によって溶液中の金属粒子を各転写面に堆積させて所定厚さの金属層を形成するステップと、金属層が存する各転写面をセラミック層に押し付けて金属層をセラミック層に転写するステップを有する、
ことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
【請求項２】
金属層形成ステップは、各転写体の転写面に転写面に合致した形状の金属層を残存させる作業を含む、
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。
【請求項３】
セラミック層に対する金属層の転写形態を、転写時の圧力と時間と温度の少なくとも１つによって制御する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層型電子部品として代表的な積層セラミックコンデンサは、セラミック層と内部電極となる多数の金属層とが交互に重ねられた積層物を作成し、この積層物を所定サイズに分断して単位積層物を作成し、この単位積層物を焼成して単位焼成物を作成し、単位焼成物に外部電極を形成することによって製造されている。
【０００３】
前記のセラミック層は、セラミック粒子，バインダ及び溶媒を少なくとも含むスラリーをドクターブレードやダイコータ等を用いた塗工法によってキャリアフィルム上に所定厚さで塗工し乾燥することにより作成され、前記の金属層は、金属粒子，バインダ及び溶媒を少なくとも含む導体ペーストをスクリーン印刷やグラビア印刷等の印刷法によってセラミック層上に所定厚さで印刷して乾燥することにより作成されている。また、前記の積層物は、金属層が形成されたセラミック層と金属層が形成されていないセラミック層とを所定の順序で積み重ねて圧着することにより作成され、前記の単位焼成物は、単位積層物中のバインダを加熱により除去しセラミック層部分と金属層部分を焼結させることにより作成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年ではパソコンや携帯電話等の電子機器の小型化や高機能化に伴ってこれらに使用される積層型電子部品に対し微小化が要求されており、前記の積層セラミックコンデンサを含む積層型電子部品にあってはセラミック層と金属層の薄層化がその主たる技術課題となっている。
【０００５】
前記薄層化については塗工法及び印刷法等の技術的進歩によってある程度の満足を得るにまで達しており、スラリーから成るセラミック層に関しては５μｍ前後の厚さが実用上で得られ、導体ペーストから成る金属層に関しては３μｍ前後の厚さが実用上で得られるようになっている。
【０００６】
しかし、バインダを含む導体ペーストから金属層を作成する場合には、その厚さに反して金属粒子含有量が低下するために、焼成処理時に金属層に分裂等の欠陥を生じ易くなり、所期の品質及び電気特定を得ることが困難となる。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、金属層の厚さが薄くなった場合でも焼成処理時に金属層に欠陥を生じることを回避して、所期の品質及び電気特性が得られる積層型電子部品の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、セラミック層と多数の金属層とが交互に重ねられた積層物を作成する工程と、積層物を所定サイズに分断して単位積層物を作成する工程と、単位積層物を焼成して単位焼成物を作成する工程を少なくとも備える積層型電子部品の製造方法において、前記積層物作成工程は、所定形状の転写面を有する所定数の転写体の少なくとも転写面を金属粒子を含む溶液中に浸漬し、電気泳動法によって溶液中の金属粒子を各転写面に堆積させて所定厚さの金属層を形成するステップと、金属層が存する各転写面をセラミック層に押し付けて金属層をセラミック層に転写するステップを有する、ことをその特徴とする。
【０００９】
この積層型電子部品の製造方法によれば、電気泳動法によって溶液中の金属粒子を各転写面に堆積させることにより、バインダを含む導体ペーストから金属層を作成する場合に比べて、粒子密度の高い金属層を各転写面に形成することができる。また、金属層が形成された各転写面をセラミック層に押し付けて金属層をセラミック層に転写することにより、所定数の金属層を所定配列でセラミック層の表面に一括で形成することができる。前記の金属層は金属粒子含有量が極めて高いため、厚さが薄くなっても焼成処理時に金属層に分裂等の欠陥を生することがなく、これにより所期の品質及び電気特性を有する積層型電子部品を製造することができる。
【００１０】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用して積層セラミックコンデンサを製造する方法について詳述する。
【００１２】
図１（Ａ）は転写装置１を上から見た斜視図、図１（Ｂ）は転写装置１を下から見た斜視図である。この転写装置１は、横断面矩形の所定数（図中は６５個）の平板状転写体１ａと、各転写体１ａが上下移動可能に収容された横断面矩形の所定数（図中は６５個）の貫通孔１ｂ１を有する直方体形状の装置本体１ｂとを備える。各転写体１ａの下端面は転写面１ａ１として利用されるもので、その形状は得ようとする金属層４ａ（図５参照）の形状に合致した矩形状を成している。また、各転写体１ａの長さは互いに等しく、各貫通孔１ｂ１の長さは互いに等しく、転写体１ａの長さは貫通孔１ｂ１の長さよりも長い。
【００１３】
積層セラミックコンデンサを製造するに際しては、図２に示すように、金属層形成用の溶液Ｓ１を電着槽２に入れる。
【００１４】
ちなみに、この溶液Ｓ１は、純水や蒸留水等の水から成る溶媒と、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等の卑金属またはその合金から成る平均粒径４０ｎｍの金属粒子と、界面活性剤から成る分散剤とを混合し撹拌して生成されたもので、金属粒子を１０ｗｔ％含有する。勿論、前記溶液Ｓ１はアルコール類やケトン類等の有機溶剤を溶媒として用いたものであっても構わない。
【００１５】
そして、図２に示すように、前記の転写装置１における各転写体１ａの転写面１ａ１を装置本体１ｂの下面と面一となる状態とし、この転写装置１の下面、即ち、各転写体１ａの転写面１ａ１が溶液Ｓ１中に浸漬され、且つ、転写装置１の下面と電着槽２の底面との距離が数ｃｍとなるように電着槽２内に転写装置１を入れ、転写装置１全体が板状電極３が陽極となり電着槽２が陰極となるように直流電源３から電圧を数分間印加する。
【００１６】
この電圧印加により、転写装置１と電着槽２との間に電流が流れて電界が形成され、電気泳動により陰イオンである金属粒子が各転写面１ａ１及び装置本体１ｂの下面に徐々に堆積し、図３に示すように、前記の電圧印加時間が経過した時点では厚さ約２μｍの金属層４が形成される（図３参照）。各転写体１ａと貫通孔１ｂ１との間には僅かながらではあるが隙間が存在するため、各転写面１ａ１及び装置本体１ｂの下面に形成された金属層４には各転写面１ａ１の輪郭に沿った溝Ｇｒが形成され得る。
【００１７】
印加電圧は転写装置１の下面と電着槽２の底面との距離によって多少変化させる必要があるが、溶液Ｓ１の溶媒が水の場合には印加電圧は数Ｖといった低電圧でも前記電気泳動法による金属層形成を行える。一方、溶液Ｓ１の溶媒が有機溶剤の場合には、数十Ｖ〜数百Ｖの高電圧を印加して前記の金属層形成を行う。
【００１８】
また、電圧印加よりも先に図示省略の振動装置から溶液Ｓ１に超音波振動を付与すれば、溶液Ｓ１中に金属粒子が均一に分散された状態で前記の金属層形成を行うことができる。さらに、電圧印加時にも同様の超音波振動を溶液Ｓ１に付与しておけば、溶液Ｓ１中の金属粒子の分散状態を良好に維持して厚さ及び粒子密度がより均一な金属層４を形成することができるし、前記の超音波振動は溶液Ｓ１を媒体として転写装置１の下面にも付与されるので、堆積時に金属粒子の再配列を生じさせて金属層４の粒子密度をより高めることができる。
【００１９】
次に、金属層４が形成された後の転写装置１を電着槽２から取り出し、図４（Ａ）に示すように、各転写面１ａ１及び装置本体１ｂの下面に形成された金属層４をシリコンゴム等の弾性体５に接触させた状態で全ての転写体１ａを下方に同じ距離移動させてその転写面１ａ１を突出させ、金属層４の各転写面１ａ１に形成された部分（以下単位金属層４ａと言う）を装置本体１ｂの下面に形成された部分から切り離す。全ての転写体１ａを下方に同じ距離移動させる方法としては、平坦面を有する押圧器具（図示省略）によって各転写体１ａを下方に押圧移動させる方法が採用できる。
【００２０】
各転写面１ａ１及び装置本体１ｂの下面に形成された金属層４をシリコンゴム等の弾性体５に接触させた状態で前記切り離し作業が行われるので、切り離される単位金属層４ａに亀裂や剥離を生じることはなく、各転写面１ａ１に残存した単位金属層４ａの形状は転写面１ａ１の形状に合致したものとなる。また、各転写面１ａ１及び装置本体１ｂの下面に形成された金属層４に各転写面１ａ１の輪郭に沿った溝Ｇｒが形成されている場合には、この溝Ｇｒによって前記切り離しをより良好に行うことができる。
【００２１】
切り離し作業が完了した後は、図４（Ｂ）に示すように、各転写体１ａの上端面が装置本体１ｂの上面と面一となる状態となるまで前記押圧器具によって各転写体１ａを下方に押圧移動させる。各転写体１ａの長さが互いに等しいため、各転写体１ａの上端面が装置本体１ｂの上面と面一となったときには、各転写体１ａの転写面１ａ１は互いに面一の状態となる。
【００２２】
次に、図５に示すように、各転写体１ａの上端面を押圧器具で押さえたまま転写装置１を下降させ、各転写面１ａ１に存する単位金属層４ａをセラミック層６に押し付けて単位金属層４ａをセラミック層６に一括で転写し、図６及び図７に示すように、転写後は転写装置１を上昇復帰させる。これにより、所定数（図中は計６５個）の単位金属層４ａが所定配列（図中は１３×５行列）でセラミック層６の表面に形成される。
【００２３】
ちなみに、セラミック層６は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３　）やその置換物等から成るセラミック粒子と、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）等から成る有機バインダと、エタノール等の有機溶剤と、Ｈｏ２Ｏ３やＣｅＯ２　等から成る耐還元性材料と、必要に応じて分散剤や可塑剤を適当な重量割合で混合，撹拌して得たススラリーを、ドクターブレードやダイコータ等を用いた塗工手法によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等から成るキャリアフィルム上に約５μｍの厚さで塗工し乾燥して得たものであり、図５及び図６にはキャリアフィルムの図示を省略してある。勿論、前記セラミック層６は、金属粒子の代わりにセラミック粒子を含有した溶液を用い前記金属層４と同様の電気泳動法によって作成されたものであっても構わない。
【００２４】
セラミック層６に対する金属層４ａの転写形態は、転写時の圧力と時間と温度の少なくとも１つによって制御可能であり、例えば、転写圧力を高く設定すれば、図７に示すように、各転写面１ａ１に存する単位金属層４ａをセラミック層６に埋め込んだ状態で転写することができる。また、これよりも転写圧力を低くすれば、図８（Ａ）のように単位金属層４ａをその上側部分がセラミック層６から露出した状態で転写することができるし、これよりも転写圧力を低くすれば、図８（Ｂ）のように単位金属層４ａをその全部がセラミック層６から露出した状態で転写することもできる。
【００２５】
次に、所定数の単位金属層４ａが所定配列で形成されたセラミック層４ａを単位金属層群を囲む矩形ラインでキャリアフィルムと共に切断し抜き出して第１単位セラミック層を得る。これとは別に、単位金属層４ａが形成されていないセラミック層４ａを第１単位セラミック層と同じ大きさでキャリアフィルムと共に切断し抜き出して第２単位セラミック層を得る。
【００２６】
次に、複数の第１単位セラミック層，複数の第２単位セラミック層，複数の第１単位セラミック層の順に積み重ねて圧着し、単位セラミック層と多数の単位金属層とが交互に重ねられた積層物を得る。尚、この積み重ね方法には、下側グリーンシートの上に上側グリーンシートを重ねて圧着してからキャリアフィルムを剥離する手順を最後のグリーンシートまで順次繰り返して最終的に全体を加圧する方法と、下側グリーンシートの上に上側グリーンシートを重ねて圧着してからキャリアフィルムを剥離する手順を所定回数繰り返して得た積層物を何種類が用意しておき、この複数の積層物を重ねて最終的に全体を加圧する方法が採用できる。
【００２７】
次に、前記の積層物を所定サイズに分断して単位積層物を作成する。分断によって作成された単位積層物の相対する２つの端面には、単位積層物内に存する多数の金属層が交互に露出する。
【００２８】
次に、この単位積層物を焼成炉（図示省略）に投入し、Ｎ２　やＮ２＋Ｈ２等の還元性雰囲気化または酸素分圧が低い雰囲気下で所定温度で所定時間をかけて脱バイを行い、続いて、所定温度で所定時間をかけて本焼成を行って単位焼成物を作成する。本焼成により単位積層物のセラミック層部分が焼結すると共に金属層部分が酸化することなく焼結して内部電極となる。
【００２９】
次に、単位焼成物をバレル研磨し、金属層が露出する相対する２つの端面と各々に隣接する４側面の一部を覆うように、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等の卑金属またはその合金から成る金属粒子と有機バインダと有機溶剤を少なくとも含む導体ペーストをディップ法やロール塗布法等の手法によって塗布し、前記同様の還元性雰囲気下または酸素分圧が低い雰囲気下で、所定温度で所定時間をかけて焼き付けて外部電極を形成する。この外部電極用塗布ペーストの焼き付けは単位積層物の焼成と同時に行うようにしてもよく、この場合には単位積層物に導体ペーストを塗布してから、これを焼成炉に投入して単位積層物の焼成と外部電極用塗布ペーストの焼成を同時に行う。
【００３０】
このように、前述の積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、電気泳動法によって溶液Ｓ１中の金属粒子を各転写面１ａ１に堆積させることにより、バインダを含む導体ペーストから金属層を作成する場合に比べて、粒子密度の高い金属層４ａを各転写面１ａ１に形成することができる。また、金属層４ａが形成された各転写面１ａ１をセラミック層に押し付けて金属層４ａをセラミック層に転写することにより、所定数の金属層４ａを所定配列でセラミック層６の表面に一括で形成することができる。前記の金属層４ａは金属粒子含有量が極めて高いため、厚さが薄くなっても焼成処理時に金属層４ａに分裂等の欠陥を生することがなく、これにより所期の品質及び電気特性を有する積層セラミックコンデンサを製造することができる。
【００３１】
また、転写装置１の各転写面１ａ１及び装置本体１ｂの下面に形成された金属層４をシリコンゴム等の弾性体５に接触させた状態で、金属層４の各転写面１ａ１に形成された部分（以下単位金属層４ａと言う）を装置本体１ｂの下面に形成された部分から切り離す作業を行っているので、切り離される単位金属層４ａに亀裂や剥離を生じることはなく、各転写面１ａ１に残存した単位金属層４ａの形状を転写面１ａ１の形状に合致したものとすることができ、これにより内部電極形状が安定し且つ静電容量の安定した積層セラミックコンデンサを製造することができる。
【００３２】
さらに、セラミック層６に対する金属層４ａの転写形態を、転写時の圧力と時間と温度の少なくとも１つによって制御しているので、セラミック層６の材質や表面状態等に応じて金属層４ａの転写を良好に行うことができ、これにより積層，圧着時における金属層４ａのずれや歪み等を未然に防止して、積層セラミックコンデンサの品質向上に貢献できる。
【００３３】
尚、前述の説明では、金属層形成用の溶液Ｓ１としてニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等の卑金属またはその合金から成る金属粒子を含むものを例示したが、銀（Ａｇ），白金（ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属またはその合金から成る金属粒子を含むものを溶液Ｓ１として使用してもよい。この場合には、単位積層物を焼成するときの雰囲気として大気中等の酸化性雰囲気や酸素分圧が高い雰囲気を使用することができる。外部電極用の導体ペーストに関しても金属粒子として酸化しない或いは酸化し難いものを用いれば、外部電極形成時の焼成雰囲気として大気中等の酸化性雰囲気や酸素分圧が高い雰囲気を使用することができる。
【００３４】
また、前述の説明では、所定数の平板状転写体１ａと各転写体１ａが上下移動可能に収容された装置本体１ｂとから成るものを転写装置１として示したが、図９（Ａ）または図１０（Ａ）に示す転写装置を使用しても前記同様の金属層形成を行うことができる。
【００３５】
図９（Ａ）に示した転写装置７は、横断面矩形を成す所定数の平板状転写体７ａを直方体形状に組み合わせて構成されており、図９（Ｂ）に示すように、図示省略の拡縮機構によって各転写体７ａをその周囲に隙間が形成されるように分離することができる。この転写装置７の場合には図９（Ａ）の状態で各転写体７ａの下端平坦面に電気泳動法により金属層を形成した後に各転写体７ａを分離することで金属層の切り離し作業を行うことができ、また、外周部を除く転写体７ａを下方に突出させてセラミック層に押し付けることで単位金属層の転写を図１に示した転写装置１と同様に行うことができる。
【００３６】
一方、図１０（Ａ）に示した転写装置８は、円盤を放射状に等分割して成る所定数の扇状転写体８ａを円柱状に組み合わせこれを２つの支持円盤８ａの間に配置して構成されており、図１０（Ｂ）に示すように、図示省略の拡縮機構によって各転写体８ａをその周囲に隙間が形成されるように且つ外側に突出するように分離することができる。この転写装置８の場合には図１０（Ａ）の状態で各転写体８ａの外周湾曲面に電気泳動法により金属層を形成した後に各転写体８ａを分離することで金属層の切り離し作業を行うことができ、また、外側に突出した各転写体８ａをセラミック層に回転させながら押し付けることで単位金属層の転写を図１に示した転写装置１と同様に行うことができる。
【００３７】
さらに、前述の説明では、本発明を積層セラミックコンデンサに適用した例を挙げたが、セラミック層と多数の金属層とが交互に重ねられた積層物を作成する工程と、積層物を所定サイズに分断して単位積層物を作成する工程と、単位積層物を焼成して単位焼成物を作成する工程を少なくとも備える方法によって製造される積層型電子部品、例えば、積層セラミックインダクタや積層セラミックＬＣフィルターや多層セラミック基板等でも本発明を適用することで前記同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、金属層の厚さが薄くなった場合でも焼成処理時に金属層に欠陥を生じることを回避して、所期の品質及び電気特性が得られる積層型電子部品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る転写装置を上から見た斜視図と下から見た斜視図
【図２】図１に示した転写装置の下面に金属層を形成する方法の説明図
【図３】転写装置の下面に金属層が形成された状態を示す転写装置の部分拡大縦断面図
【図４】転写装置の下面に形成された金属層を切り離して転写用の単位金属層を得る方法の説明図と、転写装置の下面に形成された金属層の切り離し作業が完了した状態を示す転写装置の部分拡大縦断面図
【図５】単位金属層をセラミック層に転写する方法の説明図
【図６】単位金属層をセラミック層に転写する方法の説明図
【図７】単位金属層の転写状態を示す転写装置及びセラミック層の部分拡大縦断面図
【図８】単位金属層の転写状態の変形例を示すセラミック層の部分拡大縦断面図
【図９】図１に示した転写装置の変形例を示す斜視図
【図１０】図１に示した転写装置の他の変形例を示す斜視図
【符号の説明】
１…転写装置、１ａ…転写体、１ａ１…転写面、１ｂ…装置本体、１ｂ１…貫通孔、２…電着槽、Ｓ１…溶液、３…直流電源、４…金属層、４ａ…単位金属層、５…弾性体、６…セラミック層、７…転写装置、７ａ…転写体、８…転写装置、８ａ…転写体。
【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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【図７】
2004055953.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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