(57)【要約】【課題】機能導体の変形を防止できるとともに、絶縁不良やショートの発生を大幅に抑制できるセラミック積層体及びその製法を提供する。【解決手段】母体積層体９のセラミックグリーンシート１間における隣設する容量形成用導体パターン３の対向するエンドマージン側辺３ａ間に、該エンドマージン側辺３ｂと所定間隔をおいて形状保持導体パターン５が形成されているとともに、該形状保持導体パターン５の厚みが、容量形成用導体パターン３の厚みよりも厚いことを特徴とする。【選択図】図１
2004186342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の絶縁層間に機能導体を介在してなるセラミック積層体であって、前記機能導体と同一平面上に、且つ該機能導体と所定間隔をおいて形状保持導体を形成してなるとともに、該形状保持導体の厚みが、前記機能導体よりも厚いことを特徴とするセラミック積層体。
【請求項２】
機能導体が、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状とされており、異なる端面に前記機能導体の一方のエンドマージン側辺が交互に露出し、他方のエンドマージン側辺と、所定間隔をおいて形状保持導体が形成されていることを特徴とする請求項１記載のセラミック積層体。
【請求項３】
積層された複数のセラミックグリーンシート間に、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状の機能導体パターンを複数所定間隔をおいて整列してなる母体積層体を作製する工程と、該母体積層体を所定位置で積層方向に切断して、異なる端面に前記機能導体パターンのエンドマージン側辺が交互に露出する積層成形体を作製する工程とを具備するセラミック積層体の製法であって、
前記母体積層体のセラミックグリーンシート間における隣設する前記機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて形状保持導体パターンが形成されているとともに、該形状保持導体パターンの厚みが、前記機能導体パターンの厚みよりも厚いことを特徴とするセラミック積層体の製法。
【請求項４】
セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状の機能導体パターンを複数所定間隔をおいて整列して形成するとともに、隣設する前記機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて前記機能導体パターンの厚みよりも厚い形状保持導体パターンを形成する工程と、前記機能導体パターン及び前記形状保持導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、複数積層して母体積層体を作製する工程と、該母体積層体を所定位置で積層方向に切断して、異なる端面に前記機能導体パターンのエンドマージン側辺が交互に露出する積層成形体を作製する工程とを具備することを特徴とするセラミック積層体の製法。
【請求項５】
セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状の機能導体パターンを複数所定間隔をおいて整列して形成するとともに、隣設する前記機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて前記機能導体パターンの厚みよりも厚い形状保持導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記機能導体パターン及び前記形状保持導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートに、前記機能導体パターン及び前記形状保持導体パターンを被覆するように前記セラミックグリーンシートを積層するグリーンシート積層工程と、該グリーンシートの主面上に、前記導体パターン形成工程及び前記グリーンシート積層工程を繰り返して母体積層体を作製する工程と、該母体積層体を所定位置で積層方向に切断して、異なる端面に前記機能導体パターンのエンドマージン側辺が交互に露出する積層成形体を作製する工程とを具備することを特徴とするセラミック積層体の製法。
【請求項６】
母体積層体が、形状保持導体パターンを２分割するように切断されることを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれかに記載のセラミック積層体の製法。
【請求項７】
母体積層体のセラミックグリーンシート間における隣設する機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて切断幅よりも広い間隔を有するほぼ平行の２条の形状保持導体パターンが形成されているとともに、前記母体積層体が、前記２条の形状保持導体パターン間を、該形状保持導体パターン端が、積層成形体の端面に露出しないように切断されることを特徴とする請求項３乃至５のうちいずれかに記載のセラミック積層体の製法。
【請求項８】
形状保持導体パターンの厚みをｔ１、機能導体パターンの厚みをｔ２としたときに、１＜ｔ１／ｔ２≦２を満足することを特徴とする請求項３乃至７のうちいづれかに記載のセラミック積層体の製法。
【請求項９】
機能導体パターンと形状保持導体パターンとの間隔が、６０μｍ以上であることを特徴とする請求項３乃至８のうちいづれかに記載のセラミック積層体の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック積層体およびその製法に関し、特に、多層配線基板、積層型圧電アクチュエータ、積層型圧電トランス、積層セラミックコンデンサのようにセラミックグリーンシート及び機能導体パターンが薄層多層化して形成されたセラミック積層体およびその製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器の小型化および高密度化に伴い、セラミック積層体中に導体パターンを形成した積層セラミックコンデンサは、小型薄型化および高寸法精度が求められている。
【０００３】
従来、図９に示すように、容量形成用電極（機能導体）５３の一方のエンドマージン側辺５３ａは、コンデンサ本体５５の端面に露出し外部電極５７と接続されており、容量形成用電極５３の他方のエンドマージン側辺５３ａは、外部電極５７とは接続されていない。即ち、他方のエンドマージン側辺５３ａと所定間隔をおいて、かつコンデンサ本体５５の端面に露出するダミー電極５９が形成された積層セラミックコンデンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
従来、セラミックグリーンシートや容量形成用導体を薄層、多層化して形成された積層セラミックコンデンサでは、容量形成用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容量形成用導体の厚みによる段差が累積し、容量形成用導体の無い周囲のセラミック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いという問題があったが、上記特許文献１によれば、容量形成用導体５３の形成されていない部分（エンドマージン側辺５３ａと外部電極５７が形成されるコンデンサ本体５５の端面間）に、ダミー電極５９が形成されているため、容量形成用導体５３による段差をある程度無くすことができ、デラミネーションやクラックの発生を抑制できると考えられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７９４３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、容量形成用導体パターンが形成されたグリーンシートを積層する際には、容量形成用導体パターンに吸着ヘッドを接触させて吸着し、この吸着ヘッドを上方へ移動させることによりグリーンシートをキャリアフィルムから剥離し、この後吸着ヘッドを移動させてグリーンシートを支持台側に加圧することにより、容量形成用電極パターンが形成されたグリーンシートを支持台に複数積層することが行われている。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された積層セラミックコンデンサでは、容量形成用電極５３とダミー電極５９の厚みが同一である場合には、容量形成用導体パターンとダミー電極パターンが形成されたグリーンシートを積層する際には、吸着ヘッドが容量形成用導体パターンに接触して変形させ、容量変化が発生したり、吸着ヘッドの吸引孔部分の容量形成用導体パターンが吸引されることにより突出し、本来絶縁されるべき領域にまで容量形成用導体パターンが延出し、薄層のグリーンシート中に突出し、セラミック積層体の絶縁不良やショートを発生させるという問題があった。
【０００８】
特に、グリーンシートが５μｍ以下と薄層化されるほど、セラミック積層体の絶縁不良やショートを発生させるという問題があった。
【０００９】
本発明は、機能導体の変形を防止できるとともに、絶縁不良やショートの発生を大幅に抑制できるセラミック積層体及びその製法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック積層体は、積層された複数の絶縁層間に機能導体を介在してなるセラミック積層体であって、前記機能導体と同一平面上に、且つ該機能導体と所定間隔をおいて形状保持導体を形成してなるとともに、該形状保持導体の厚みが、前記機能導体よりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のセラミック積層体は、機能導体が、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状とされており、異なる端面に前記機能導体の一方のエンドマージン側辺が交互に露出し、他方のエンドマージン側辺と、所定間隔をおいて形状保持導体が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このようなセラミック積層体は、以下のようにして作製される。即ち、積層された複数のセラミックグリーンシート間に、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状の機能導体パターンを複数所定間隔をおいて整列してなる母体積層体を作製する工程と、
該母体積層体を所定位置で積層方向に切断して、異なる端面に前記機能導体パターンのエンドマージン側辺が交互に露出する積層成形体を作製する工程とを具備するセラミック積層体の製法であって、
前記母体積層体のセラミックグリーンシート間における隣設する前記機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて形状保持導体パターンが形成されているとともに、該形状保持導体パターンの厚みが、前記機能導体パターンの厚みよりも厚いことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他のセラミック積層体の製法は、セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状の機能導体パターンを複数所定間隔をおいて整列して形成するとともに、隣設する前記機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて前記機能導体パターンの厚みよりも厚い形状保持導体パターンを形成する工程と、前記機能導体パターン及び前記形状保持導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数積層して母体積層体を作製する工程と、該母体積層体を所定位置で積層方向に切断して、異なる端面に前記機能導体パターンのエンドマージン側辺が交互に露出する積層成形体を作製する工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明のさらに他のセラミック積層体の製法は、セラミックグリーンシートの主面上に導体ペーストを印刷して、対向する一対のエンドマージン側辺及び対向する一対のサイドマージン側辺を有する矩形状の機能導体パターンを複数所定間隔をおいて整列して形成するとともに、隣設する前記機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて前記機能導体パターンの厚みよりも厚い形状保持導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記機能導体パターン及び前記形状保持導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートに、前記機能導体パターン及び前記形状保持導体パターンを被覆するように前記セラミックグリーンシートを積層するグリーンシート積層工程と、該グリーンシートの主面上に、前記導体パターン形成工程及び前記グリーンシート積層工程を繰り返して母体積層体を作製する工程と、
該母体積層体を所定位置で積層方向に切断して、異なる端面に前記機能導体パターンのエンドマージン側辺が交互に露出する積層成形体を作製する工程とを具備することを特徴とする。
【００１５】
このようなセラミック積層体の製法では、形状保持パターンの厚みを機能導体パターンよりも厚く形成することにより、積層時に用いる吸着ヘッドの吸着面を形状保持導体パターンにのみ接触させることができることから、加圧の初期段階すなわち低圧のときから機能用導体パターンが形状保持導体パターンと同時に加圧されることがなく、形状保持導体パターンのみが、もしくは形状保持導体パターンが先に加圧された後に機能導体パターンが加圧され、これにより機能導体パターンの吸着ヘッドによる型跡の形成や変形を抑制できるとともに、吸着ヘッドの吸引孔部分の機能導体パターンが突出し、本来絶縁されるべき領域にまで機能導体パターンが突出したりすることがなくなり、セラミック積層体の絶縁不良やショートを抑えることができる。
【００１６】
また、形状保持導体パターンが形成されている部分では、機能導体パターンの厚みによる段差の累積を実質的に無くすことができ、これにより、焼成されたセラミック積層体（例えばコンデンサ本体）のデラミネーションやクラックの発生を抑制できる。
【００１７】
さらに、形状保持導体パターンは、機能導体パターンとを同一工程で形成することができるため、形状保持導体パターンの形成も容易である。
【００１８】
また、本発明のセラミック積層体の製法は、母体積層体が、形状保持導体パターンを２分割するように切断されることを特徴とする。この場合には、セラミック積層体の端面には形状保持導体パターンの一端部が露出しており、セラミック積層体の端面に形成される外部電極との接続強度を向上できる。
【００１９】
さらに、本発明のセラミック積層体の製法は、母体積層体のセラミックグリーンシート間における隣設する機能導体パターンの対向するエンドマージン側辺間に、該エンドマージン側辺と所定間隔をおいて切断幅よりも広い間隔を有するほぼ平行の２条の形状保持導体パターンが形成されているとともに、前記母体積層体が、前記２条の形状保持導体パターン間を、該形状保持導体パターン端が、積層成形体の端面に露出しないように切断されることを特徴とする。
【００２０】
この場合には、形状保持導体パターンが外部電極とは接続されていないため、セラミック積層体としての絶縁信頼性を向上できる。
【００２１】
また、本発明のセラミック積層体の製法は、形状保持導体パターンの厚みをｔ１、機能導体パターンの厚みをｔ２としたときに、１＜ｔ１／ｔ２≦２を満足することを特徴とする。
【００２２】
ｔ１／ｔ２比をこのような範囲とすることにより、形状保持導体パターンの過剰厚みによるセラミック積層体の厚みばらつきを低減し、デラミネーションをさらに抑制できる。
【００２３】
また、本発明のセラミック積層体の製法は、機能導体パターンと形状保持導体パターンとの間隔が、６０μｍ以上であることを特徴とする。このように機能導体パターンと形状保持導体パターンとの間隔が６０μｍ以上であれば、セラミックグリーンシートの積層ずれおよび切断ずれが生じたとしたとしても、機能導体パターンと形状保持導体パターンとの電気絶縁性を維持できるとともに、形状保持導体パターンに選択的に圧力が加わっても、機能導体パターンと形状保持導体パターン間にセラミックグリーンシート材料の充填を確実にでき、絶縁性に優れたマージン部を形成できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック積層体の製法は、例えば、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。
【００２５】
積層セラミックコンデンサを構成するセラミックグリーンシート１は、図１（ａ）に示すように、まず、キャリアフィルム２上にセラミックスラリを塗布して形成される。
【００２６】
次に、図１（ｂ）に示すように、このセラミックグリーンシート１の一方主面上に導体ペーストを印刷して、図２に示すように、平面視で矩形状の容量形成用導体パターン（機能導体パターン）３を所定間隔をおいて複数整列して形成するとともに、これらの容量形成用導体パターン３間に、これらの容量形成用導体パターン３と離間して、容量形成用導体パターン３よりも厚い形状保持導体パターン５が導体ペーストにより同時に形成される。尚、容量形成用導体パターン３を形成した後、形状保持導体パターン５を形成しても良く、また、その逆であってもよい。
【００２７】
即ち、図２に示したように、セラミックグリーンシート１の一方主面側に、導体ペーストを印刷して形成された矩形状の容量形成用導体パターン３が所定間隔Ｌ１をおいて複数整列して形成されており、これらの容量形成用導体パターン３は、対向する一対のエンドマージン側辺３ａ及び対向する一対のサイドマージン側辺３ｂを有する矩形状とされている。尚、隣設する容量形成用導体パターン３の対向する一対のエンドマージン側辺３ａ間の間隔、隣設する容量形成用導体パターン３の対向する一対のサイドマージン側辺３ｂ間の間隔Ｌ１は同一とすることなく、異なっていても良い。
【００２８】
また、本発明におけるエンドマージン側辺３ａとは、セラミック積層体の外部電極が形成される端面側に形成された容量形成用導体パターン３の辺であり、サイドマージン側辺３ｂとは、外部電極が形成されないセラミック積層体の側面側に形成された容量形成用導体パターン３の辺である。
【００２９】
そして、隣設する容量形成用導体パターン３の対向するエンドマージン側辺３ａ間に、該エンドマージン側辺３ａと所定間隔Ｌ２をおいて矩形状の形状保持導体パターン５が形成されている。
【００３０】
形状保持導体パターン５は、後述する母体積層体を切断する際の切断除去幅よりも広く、切断して両側に残存するように２分割できる幅とされ、一方、形状保持導体パターン５の長さは、容量形成用導体パターン３のエンドマージン側辺３ａの長さと同一とされている。
【００３１】
エンドマージン側辺３ａと形状保持導体パターン５とは間隔Ｌ２をおいて形成されており、間隔Ｌ２は６０μｍ以上であることが望ましい。これにより容量形成用導体パターン３や形状保持導体パターン５の印刷ずれ、積層ずれ、および切断時のずれが生じたとしても、容量形成用導体パターン３と形状保持導体パターン５との電気絶縁性を維持できるとともに、形状保持導体パターン５に選択的に圧力が加わっても、容量形成用導体パターン３と形状保持導体パターン５間にセラミックグリーンシート１材料の充填を確実にでき、セラミック積層体の周囲に電気絶縁されたエンドマージン部を確保することができる。このため、間隔Ｌ２は７０〜２００μｍ、特に、８０〜１５０μｍが望ましい。
【００３２】
このように容量形成用導体パターン３と形状保持導体パターン５との間に僅かな間隔Ｌ２を有することから、容量形成用導体パターン３間に、この容量形成用導体パターン３の厚みに起因した段差を解消するための金属成分から成る形状保持導体パターン５を形成したとしても、容量形成用導体パターン３と形状保持導体パターン５とを形成したセラミックグリーンシート１を多層化してセラミック積層体を形成する場合に、仮積層されセラミックグリーンシート１間に貯まっている空気を加圧時に効果的に脱気できる。
【００３３】
また、図３に示すように、上記のように形成された容量形成用導体パターン３および形状保持導体パターン５の端部は、セラミックグリーンシート１の主面に対して傾斜面８を有していることが望ましく、その傾斜の角度θ２は０．５°〜４０°の範囲であることが望ましい。特に、積層加圧した場合に、パターン３、５間へのセラミックグリーンシート１の急激な埋没を抑制し、セラミック積層体の急激な変形を抑えるという理由から、角度θ２は１°〜２０°、さらには、２°〜１０°がより望ましい。
【００３４】
この角度θ２は、セラミックグリーンシート１上に形成した容量形成用導体パターン３や形状保持導体パターン５を、簡易的には触針式表面粗さ計を用いて測定できる。また、詳細には走査型電子顕微鏡を用いて断面観察を行い測定できる。
【００３５】
そして、本発明のセラミック積層体の製法により形成される形状保持導体パターン５の厚みは、容量形成用導体パターン３の厚みよりも厚く形成されている。即ち、形状保持導体パターン５の厚みをｔ１、容量形成用導体パターン３の厚みをｔ２としたときに、ｔ１＞ｔ２の関係を満足するものであるが、さらには、１＜ｔ１／ｔ２≦２であることが望ましく、特に、セラミック積層体のデラミネーションや導体のショートを防止できるという点から１．０５〜１．２であることがより望ましい。
【００３６】
本発明では、セラミックグリーンシート１上の形状保持導体パターン５の高さを容量形成用導体パターン３の高さよりも高く形成することにより、図４に示すように、セラミックグリーンシート１を積層する際に用いられる吸着ヘッド２０に形状保持導体パターン５のみを接触させて吸着することができ、このため吸着ヘッド２０による容量形成用導体パターン３の変形を防止できる。
【００３７】
即ち、容量形成用導体パターン３は吸着ヘッド２０の吸着面２１に接触しないように積層されるために、この工程での吸着や加圧による容量形成用導体パターン３の型跡の形成や変形が防止される。
【００３８】
尚、本発明では、１．０５＜ｔ１／ｔ２＜１．２とすることが望ましく、形状保持導体パターン５と容量形成用導体パターン３との間の厚み差が僅かとなり、積層工程における吸着力の低下の影響を無視できる。さらには、形状保持導体パターン５と容量形成用導体パターン３との間の厚み差が僅かであることから積層工程における吸着力の低下も無くすことができる。
【００３９】
本製法で用いる印刷用スクリーン３１としては、図５に示すように、形状保持導体パターン部３３のオープニングを容量形成用導体パターン部３５のオープニングよりも大きくしたものが用いられる。つまり、メッキなどにより容量形成用導体パターン部３５のオープニングを形状保持導体パターン部３３のオープニングよりも小さくした印刷用スクリーン３１が好適に用いられる。尚、別工程で形状保持導体パターン５と容量形成用導体パターン３を形成する場合には、印刷用スクリーンは別個準備する必要がある。
【００４０】
即ち、上記のように、印刷用スクリーン３１のオープニングを異ならせたものを用いることにより、形状保持導体パターン５と容量形成用導体パターン３とを同時に印刷しても、厚みの異なるパターンを容易に形成できる。
【００４１】
このような印刷用スクリーン３１において同一スクリーン中にオープニングの異なる部位を形成するには、形状保持導体パターン部３３にマスクを施した状態で容量形成用導体パターン部３５にメッキを行うことで形成できる。なお、容量形成用導体パターン部３５と形状保持導体パターン部３３との間には、印刷時に導体ペーストが透過しないレジスト部３６が形成されている。
【００４２】
次に、図１（ｄ）に示すように、容量形成用導体パターン３及び形状保持導体パターン５が形成されたセラミックグリーンシート１を複数積層して母体積層体９が形成される。この母体積層体９では、セラミックグリーンシート１を介して対向して形成される容量形成用導体パターン３のエンドマージン側辺３ａは、交互にずれて形成されている。
【００４３】
母体積層体９は、具体的には、図６に示すように、キャリアフィルム２上のパターン３、５が形成されたセラミックグリーンシート１を、真空ポンプ（図示せず）の作動により空気を吸引することで吸着ヘッド２０の吸引孔２２から吸引され、セラミックグリーンシート１の形状保持導体パターン５を吸着ヘッド２０の吸着面２１に吸着させ、吸着ヘッド２０を上方に移動させることによりセラミックグリーンシート１をキャリアフィルム２から剥離する。
【００４４】
次に、吸着ヘッド２０を移動させ、吸着ヘッド２０により吸着したセラミックグリーンシート１を支持台２３上面に載置し、且つ吸着ヘッド２０の吸着面２１と支持台２３上面とで加圧する。そして、これらの工程を繰り返し実施することによって、複数のセラミックグリーンシート１を積層し、母体積層体９が形成される。
【００４５】
即ち、このような積層工程では、容量形成用導体パターン３や形状保持導体パターン５が形成されたセラミックグリーンシート１を積層する場合、セラミックグリーンシート１からそれを支持しているキャリアフィルム２を剥離するために、容量形成用導体パターン３及び形状保持導体パターン５側を吸着ヘッド２０に吸着させるものである。
【００４６】
この後、母体積層体９の加圧加熱しながら脱気が行われる。母体積層体９の脱気は、母体積層体９がある程度軟化する温度まで加熱された状態で、母体積層体９を加圧しながら、母体積層体が収容された室の真空度を上げて、母体積層体９内に存在している空気を除去することにより行われる。
【００４７】
次に、図１（ｅ）、（ｅ’）に示すように、この母体積層体９を、形状保持導体パターン５を２分割するように積層方向に切断して、図７に示すようにセラミック積層成形体４１を形成する。このセラミック積層成形体４１では、内部に形成された容量形成用導体パターン３の周辺には、図１（ｅ）、（ｅ’）に示すように、セラミックグリーンシート１が充填されることにより形成されたサイドマージン１０ａおよびエンドマージン１０ｂが形成されている。
【００４８】
また、セラミック積層成形体４１には、図７に示すように、対向する側面に容量形成用導体パターン３のエンドマージン側辺３ａが交互に露出するとともに、形状保持導体パターン５の端部が露出している。
【００４９】
この後、このセラミック積層成形体４１を所定の雰囲気下、温度条件で焼成してセラミック積層体本体が形成され、さらに、このセラミック積層体本体の端部に外部電極を形成することによりセラミック積層体の一例である積層セラミックコンデンサが形成される。
【００５０】
本発明のセラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシート１はキャリアフィルム２を用いてシート成形法を用いて行われる。このセラミックグリーンシート１の厚みは、小型、大容量化という理由から、５μｍ以下、特に、１〜４μｍであることが望ましい。
【００５１】
また、セラミックスラリは、例えば、セラミック粉末とバインダと、このバインダを溶解する溶媒とを混合したものが好適に用いられる。
【００５２】
セラミック材料としては、具体的には、ＢａＴｉＯ３を主成分とするセラミック粉末が高誘電率という理由から好適に用いられる。また、ガラス粉末を加えてもよい。
【００５３】
次に、作製されたこのセラミックグリーンシート１上には、導体ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等の方法により印刷して容量形成用導体パターン３および形状保持導体パターン５が同時に形成される。この導体ペーストは、金属粒子と、脂肪族炭化水素と高級アルコールとの混合物からなる有機溶剤と、この有機溶剤に対して可溶性のエチルセルロースからなる有機粘結剤と、該有機溶剤に難溶解性のエポキシ樹脂からなる有機粘結剤とを含有するものである。
【００５４】
また、この導体ペーストの粘度は、この導体ペースト中の金属粉末、粘結剤、溶媒および分散剤を適正化して制御でき、このことにより導体ペーストにチクソトロピック性を付与することができる。つまり、本発明の容量形成用導体パターン３および形状保持導体パターン５を形成するための、導体ペーストの粘度としては、せん断速度０．０１ｓ−１における導体ペーストの粘度をη１、せん断速度が１００ｓ−１における前記導体ペーストの粘度をη２としたとき、η１／η２＞５であることが望ましく、特に、導体パターン３、５が滲むことなく保形性を向上させることができ、容量形成用導体パターン３間に所定間隔Ｌ２をおいて高精度に形状保持導体パターン５を形成できるという理由から、導体ペーストの粘度特性として、上記せん断速度の範囲において、η１／η２は１０〜５０の範囲にあることが望ましい。
【００５５】
また、導電性ペースト中に含まれる金属粒子としては、平均粒径０．０５〜０．５μｍの卑金属粒子が用いられる。卑金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕがあり、金属の焼成温度が一般の絶縁体の焼成温度と一致する点、およびコストが安いという点からＮｉが望ましい。耐酸化性に有利なこれらの金属からなる合金を用いることもできる。
【００５６】
また、導体ペーストには、固形分として、金属粉末以外に、導体パターン３、５の焼結性を抑えるために微細なセラミック粉末を混合して用いることが好ましく、容量形成用導体パターン３の均一な粒子径の形成と、平滑性を向上させるために、セラミック粉末の粒径は０．１５〜０．３μｍが望ましい。
【００５７】
そして、このような導体ペーストを用いて形成される容量形成用導体パターン３の厚みは、コンデンサの小型、高信頼性化という点から２μｍ以下、特には１μｍ以下であることが望ましい。
【００５８】
尚、上記形態では、セラミック積層体の端面に形状保持導体端が露出するセラミック積層体を形成するため、形状保持導体パターン５を２分割するように母体積層体９を切断した例について説明したが、図８に示すように、容量形成用導体パターン３の対向するエンドマージン側辺３ａ間に、該エンドマージン側辺３ａと間隔Ｌ２をおいて、母体積層体４９の切断幅よりも広い間隔を有するほぼ平行の２条の形状保持導体パターン５５が形成されており、母体積層体４９が、２条の形状保持導体パターン５５間を、該形状保持導体パターン５５端が、積層成形体の端面に露出しないように切断されても良い。この場合には、形状保持導体パターン５５端が外面に露出せず外部電極と接続されないため、形状保持導体パターン５５と容量形成用導体パターン３との絶縁信頼性を向上できる。
【００５９】
尚、セラミックグリーンシートの主面上に容量形成用導体パターン及び形状保持導体パターンを形成し、その上方から加圧し、この上にセラミックグリーンシートを積層し、このグリーンシート上に容量形成用導体パターン及び形状保持パターンを形成する工程を繰り返してセラミック積層体を作製する場合においても、本発明は有効に用いることができることは勿論である。この場合、加圧力が形状保持導体パターンにかかり容量形成用導体パターンの変形を防止できる。
【００６０】
また、上記形態では、積層セラミックコンデンサについて説明したが、本発明は、セラミックグリーンシート間に機能導体を介在する多層配線基板、積層型圧電アクチュエータ、積層型圧電トランス等においても好適に用いることができる。
【００６１】
【実施例】
セラミック積層体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。
【００６２】
セラミックグリーンシートは、ＢａＴｉＯ３粉末に焼結助剤を混合したセラミック成分とバインダと溶剤とを所定の割合で混合してセラミックスラリを調製した後に、スラリキャスト法を用いてキャリアフィルム上に平均厚み２μｍになるように形成した。
【００６３】
導体ペーストは、平均粒径０．２μｍのＮｉ粉末と粘結剤と溶媒とを所定の割合になるように混合して調製した。なお、導体ペーストの粘度としては、せん断速度０．０１ｓ−１における導体ペーストの粘度をη１、せん断速度が１００ｓ−１における導体ペーストの粘度をη２としたときの、η１／η２を１０〜５０とした。
【００６４】
次に、得られたセラミックグリーンシートの主面上に、オープニングの異なる１５０ｍｍ角の印刷用スクリーンを用いて、上記した導体ペーストを印刷し、図２に示すような、矩形状の容量形成用導体パターンと形状保持導体パターンを同時に形成し、乾燥させた。このとき、容量形成用導体パターンの厚みおよび形状保持導体パターンの厚みは、表１の厚みになるように調整した。
【００６５】
また、形状保持導体パターンおよび容量形成用導体パターンの端部の傾斜面のなす角度θ２は、導体ペーストの粘度調整によって表１に示す角度θ２になるように形成した。
【００６６】
その際、容量形成用導体パターン３と形状保持導体パターン５との間隔Ｌ２は設計上表１に示す値とした。尚、隣設する容量形成用導体パターン３のエンドマージン側辺間の間隔及びサイドマージン側辺間の間隔は同一間隔Ｌ１（８００μｍ）とした。また、容量形成用導体パターンの厚みｔ２、並びに形状保持導体パターンの厚みｔ１は非接触式表面粗さ計（レーザー変位計）を用いて評価した。ｔ１、ｔ２は各パターンの最大厚みのところとした。
【００６７】
次に、容量形成用導体パターンおよび形状保導体持パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、対向する容量形成用導体パターンのエンドマージン側辺方向に積層位置を交互にずらして、３００層積層し、さらにその上下に、容量形成用導体パターンおよび形状保持導体パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを各１０枚積層し、第１回目の加圧プレスを行い、母体積層体を形成した。
【００６８】
積層は、容量形成用導体パターンおよび形状保導体持パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、吸着ヘッドで吸着して、吸着ヘッドを上方に移動することによりキャリアフィルムから剥離、吸着ヘッドを移動させ、支持台上に積層した。
【００６９】
この条件で作製した母体積層体は、セラミックグリーンシートが完全に密着されていない状態であり、容量形成用導体パターン、形状保持導体パターンおよびグリーンシートで囲まれる部分に、僅かな空間が形成されていた。
【００７０】
次に、この母体積層体を温度１００℃、圧力４０ＭＰａで第２回目の積層プレスを行い、母体積層体が収容された室の真空度を上げて母体積層体内の空気を脱気するとともに、容量形成用導体パターンを塗布したセラミックグリーンシートおよびその上下のセラミックグリーンシートを密着させた。
【００７１】
次に、この母体積層体の形状保持導体パターンを２分割するようにダイシングを行い格子状に切断し、図７に示すようなセラミック積層体成形体を得た。このセラミック積層体成形体の対向する両端面には、容量形成用導体パターンの一端が交互に露出しており、２分割された形状保持導体パターンの一端が露出していた。
【００７２】
次に、このセラミック積層体成形体を脱バイ処理後、水素／窒素雰囲気中、１２５０℃で２時間焼成し、さらに、所定の窒素雰囲気中にて９００℃で４時間の再酸化処理を行いセラミック積層体を得た。この後、セラミック焼結体の端面にＣｕペーストを９００℃で焼き付け、さらにＮｉ／Ｓｎメッキを施し、内部導体と接続する外部電極を形成した。
【００７３】
評価については、まず、印刷直後の容量形成用導体パターンおよび形状保持パターンの厚み、並びに、これらパターン端部のセラミックグリーンシートの主面に対する傾斜の角度θ２をレーザー変位計により測定した。
【００７４】
また、印刷直後と積層後の容量形成用導体パターンのサイドマージン側辺間の寸法変化を調べて変形率を測定した。この場合、印刷直後の寸法は、印刷後に測定顕微鏡を用いて、積層後は積層成形体を切断した断面に露出した容量形成用導体パターンについて、これも測定顕微鏡を用いて測定した。容量形成用導体パターンの変形率は、印刷直後と積層後のサイドマージン側辺間の距離変化を、印刷直後のサイドマージン側辺間の距離で除して求めた。
【００７５】
次に、焼成後の積層セラミックコンデンサ３００個について、その端面及び側面からそれぞれ研磨し、内部導体周縁部のデラミネーションの発生率を評価した。
また、同数の試料について、３００℃の半田槽に１秒間浸漬して耐熱衝撃試験を施したものについてもデラミネーションの発生率をデラミ率として評価した。
【００７６】
また、焼成後の積層セラミックコンデンサ各３００個について、ショート率（絶縁抵抗＞１０５Ωが目安）を評価した。ショート率については、高温負荷試験（１５０℃、定格電圧の２倍の電圧を印加、１０００時間放置）後についても評価を行った。これらの結果を表１に示した。
【００７７】
【表１】
2004186342.tif 000003
【００７８】
この表１の結果から、形状保持導体パターンの厚みが容量形成用導体パターンと同一である比較例の試料Ｎｏ．１の場合には、積層後の容量形成用導体パターンの変形率が６％で、焼成後および耐熱衝撃試験後にデラミネーションが発生し、更に、焼成後および高温負荷試験後のショートが発生した。
これに対して、セラミックグリーンシート上に形成した形状保持パターンの厚みｔ１を容量形成用導体パターンの厚みｔ２よりも厚くした本発明の試料Ｎｏ．２〜１６では、積層後の容量形成用導体パターンの変形を無くし、焼成後および耐熱衝撃試験後のデラミネーションを抑えることができるとともに、焼成後および高温負荷試験後のショート率を低減できた。
また、ｔ１／ｔ２比を１．０１〜２とした試料Ｎｏ．２〜６、８〜１６では、耐熱衝撃試験後のデラミネーションを３％以下にできた。
【００７９】
また、ｔ１／ｔ２比を１．０５〜１．２とし、容量形成用導体パターンと形状保持パターンの間隔Ｌ２を６０μｍ以上とした試料Ｎｏ．３〜５、９〜１６では、焼成後のショート率を０％にできた。
【００８０】
さらに、ｔ１／ｔ２比を１．０５〜１．２とし、容量形成用導体パターンと形状保持パターンの端部に傾斜面を形成し、その間隔Ｌ２を８０〜１５０μｍとした試料Ｎｏ．３〜５、１０、１１、１４〜１６では、焼成後および耐熱衝撃試験後のデラミネーション、並びに、焼成後および高温負荷試験後のショート率とを無くすことができた。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明では、形状保持導体パターンが形成されているため、機能導体パターンの厚みによる段差を実質的に無くすことができ、これにより、焼成されたセラミック積層体（例えばコンデンサ本体）のデラミネーションやクラックの発生を抑制できる。更に、形状保持パターンの厚みを機能導体パターンよりも厚く形成することにより、積層時に用いる吸着ヘッドの吸着面を形状保持導体パターンにのみ接触させることができることから、加圧の初期段階すなわち低圧のときから機能用導体パターンが形状保持導体パターンと同時に加圧されることがなく、形状保持導体パターンのみが、もしくは、形状保持導体パターンが先に加圧された後に機能導体パターンが加圧され、これにより機能導体パターンの吸着ヘッドによる型跡の形成や変形を抑制できるとともに、吸着ヘッドの吸引孔部分の機能導体パターンが突出し、本来絶縁されるべき領域にまで機能導体パターンが突出したりすることがなくなり、セラミック積層体の絶縁不良やショートを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック積層体を製造するための工程図を示す。
【図２】セラミックグリーンシート上に容量形成用導体パターン、形状保持導体パターンを形成した状態を示す概略斜視図である。
【図３】図２の概略断面図である。
【図４】容量形成用導体パターンおよび形状保持導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを吸着ヘッドで吸着した状態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の製法に用いる印刷用スクリーンの平面図である。
【図６】セラミックグリーンシートを吸着ヘッドを用いて積層する工程の模式図である。
【図７】セラミック積層成形体の断面図である。
【図８】容量形成用導体パターン間に、２条の形状保持導体パターンを形成した本発明の他のセラミック積層体の製法を説明するための説明図である。
【図９】従来の積層セラミックコンデンサを示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・セラミックグリーンシート
３・・・容量形成用導体パターン（機能導体パターン）
３ａ・・・エンドマージン側辺
３ｂ・・・サイドマージン側辺
５・・・形状保持導体パターン
９・・・母体積層体
４１・・・積層成形体
【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】
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【図８】
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【図９】
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