(57)【要約】【課題】厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層を得ることができるセラミック層の製造方法を提供する。【解決手段】第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を電気泳動法により板状電極３の表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を第１溶液Ｓ１に付与しているので、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を単分散状態で板状電極３の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬを形成することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粒子を含む溶液に超音波振動を付与しながら溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により電極の表面に堆積させて所定厚さのセラミック層を形成する、
ことを特徴とするセラミック層の製造方法。
【請求項２】
溶液には溶媒として水が用いられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のセラミック層の製造方法。
【請求項３】
セラミック層と多数の金属層とが順に積み重ねられた積層物を作成する工程と、積層物を部品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、
前記の積層物作成工程は、セラミック粒子を含む第１溶液に超音波振動を付与しながら第１溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により電極の表面に堆積させて所定厚さのセラミック層を形成する第１ステップを実施し、セラミック層の表面に金属層形成用マスクを着脱自在に付設し金属粒子を含む第２溶液に超音波振動を付与しながら第２溶液中の金属粒子を電気泳動法によりマスク孔を通じてセラミック層の表面に堆積させて所定厚さで所定形状の多数の金属層を所定配列で形成する第２ステップを実施し、セラミック層の表面から金属層形成用マスクを取り外し前記第１溶液に超音波振動を付与しながら第１溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により金属層形成後のセラミック層の表面に堆積させて所定厚さのセラミック層を形成する第３ステップを実施し、この後に前記第２ステップと前記第３ステップを順次繰り返すことにより実施される、
ことを特徴とする積層型電子部品の製造方法。
【請求項４】
第１溶液には溶媒として水が用いられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の積層型電子部品の製造方法。
【請求項５】
第２溶液には溶媒として水が用いられている、
ことを特徴とする請求項３または４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、積層型電子部品を製造する際に用いられるセラミック層の製造方法と、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順に積み重ねられた積層物を作成し、この積層物を部品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樹脂フィルム等の被塗工体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等の方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と金属層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て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の薄層化が差し迫った技術課題となっている。
【０００５】
しかし、先に述べた塗工法によるセラミック層の作成方法では、塗工法の進歩により数μｍのセラミック層を作成できるようになったものの、バインダを除去する処理を必須とすることから、セラミック層の厚さが薄くなるとバインダ除去により残存した空孔によってその両側に位置する金属層が短絡したり電流リーク等の問題が発生して所期の電気特性を得ることが困難となる問題点がある。
【０００６】
この問題を解消するために、本出願人による特開平８−７８２７５号公報には、前記セラミック層を従前の塗工法に依らず電気泳動法によって作成する方法と、前記金属層を従前の印刷法に依らず同様の電気泳動法によってセラミック層上に作成しこの上にセラミック層を形成する手順を繰り返すことで前記積層物を作成する方法が開示されている。ちなみに、セラミック層を作成するときにはアルコール類等の有機溶剤にセラミック粒子を分散させたものが溶液として使用され、金属層を作成するときにはアルコール類等の有機溶剤に金属粒子を分散させたものが溶液として使用されている。
【０００７】
しかし、前記のセラミック層作成方法では、溶液中のセラミック粒子の沈降や凝集を抑制することができないため凝集粒子が電極に堆積し易く、結果としてセラミック層に厚さのばらつきや粒子密度の偏りを生じる問題がある。
【０００８】
この不具合は、セラミック層上に金属層を形成するときにも同様に生じ得るため品質が安定した積層物を得ること難しく、結果として積層セラミックコンデンサ等の積層型電子部品の電気特性にばらつきを生じる問題がある。
【０００９】
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、厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層を得ることができるセラミック層の製造方法と、電気特性が安定した積層型電子部品を得ることができる積層型電子部品の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係るセラミック層の製造方法は、セラミック粒子を含む溶液に超音波振動を付与しながら溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により電極の表面に堆積させて所定厚さのセラミック層を形成する、ことをその特徴とする。
【００１１】
このセラミック層の製造方法によれば、溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により電極の表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を溶液に付与しているので、溶液中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、溶液中のセラミック粒子を単分散状態で電極の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層を形成することができる。
【００１２】
一方、本発明に係る積層型電子部品の製造方法は、セラミック層と多数の金属層とが順に積み重ねられた積層物を作成する工程と、積層物を部品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、前記の積層物作成工程は、セラミック粒子を含む第１溶液に超音波振動を付与しながら第１溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により電極の表面に堆積させて所定厚さのセラミック層を形成する第１ステップを実施し、セラミック層の表面に金属層形成用マスクを着脱自在に付設し金属粒子を含む第２溶液に超音波振動を付与しながら第２溶液中の金属粒子を電気泳動法によりマスク孔を通じてセラミック層の表面に堆積させて所定厚さで所定形状の多数の金属層を所定配列で形成する第２ステップを実施し、セラミック層の表面から金属層形成用マスクを取り外し前記第１溶液に超音波振動を付与しながら第１溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により金属層形成後のセラミック層の表面に堆積させて所定厚さのセラミック層を形成する第３ステップを実施し、この後に前記第２ステップと前記第３ステップを順次繰り返すことにより実施される、ことをその特徴とする。
【００１３】
この積層型電子部品の製造方法によれば、第１溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により電極の表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を第１溶液に付与しているので、第１溶液中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、第１溶液中のセラミック粒子を単分散状態で電極の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層を形成することができる。また、第２溶液中のセラミック粒子を電気泳動法により前記セラミック層の表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を第２溶液に付与しているので、第２溶液中の金属粒子に沈降や凝集を生じることを抑制して金属粒子の分散状態を良好に維持することができ、第２溶液中の金属粒子をマスク孔を通じて単分散状態でセラミック層の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一な金属層を形成することができる。つまり、厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層と金属層とを順次形成して品質が安定した積層物を得ることができ、これにより電気特性が安定した積層型電子部品を得ることができる。
【００１４】
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。
【００１５】
【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。
【００１６】
積層セラミックコンデンサの製造に先立ち、純水や蒸留水等の水から成る溶媒と、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３　）やその置換物等から成る平均粒径４０ｎｍのセラミック粒子と、界面活性剤から成る分散剤とを混合し撹拌して、セラミック粒子を１０〜３０ｗｔ％含有するセラミック層形成用の第１溶液Ｓ１を作成しておく。
【００１７】
また、純水や蒸留水等の水から成る溶媒と、銀（Ａｇ），白金（ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属またはその合金やニッケル（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、金属粒子を１０〜３０ｗｔ％含有する金属層形成用の第２溶液Ｓ２を作成しておく。
【００１８】
積層セラミックコンデンサを製造するに際しては、図１に示すように、先に用意した第１溶液Ｓ１を第１電着槽１に入れる。尚、この第１電着槽１には超音波振動子２ａを内蔵した振動装置２が付設されている。そして、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）等から成る板状電極３と棒状電極４を互いの間隔が４〜５ｃｍ程度となるように第１電着層１内の第１溶液Ｓ１に浸漬する。そして、振動装置２を作動させて第１電着槽１内の第１溶液Ｓ１に５０ｋＨｚ前後の超音波振動を付与し、振動付与開始から１〜２分が経過したところで、板状電極３が陽極となり棒状電極４が陰極となるように直流電源５から両電極３，４に１．５Ｖの電圧を約５分間印加し、印加時間経過後は電圧印加を停止すると共に振動付与を停止する。
【００１９】
電圧印加よりも先に超音波振動を第１溶液Ｓ１に付与することによって第１溶液Ｓ１に沈降していたセラミック粒子は分散作用を受け、凝集を生じていたセラミック粒子は超音波振動により解されて、第１溶液Ｓ１はセラミック粒子が均一に分散された状態となる。
【００２０】
第１溶液Ｓ１に超音波振動を付与しながら両電極３，４に電圧を印加すると、両電極３，４間に電流が流れて電界が形成され、陰イオンであるセラミック粒子が板状電極３の表面に徐々に堆積し、前記の電圧印加時間が経過した時点では厚さ約２μｍのセラミック層ＣＬが板状電極３の表面に形成される（図２参照）。
【００２１】
両電極３，４に電圧を印加する過程では同時に第１溶液Ｓ１に超音波振動を付与しているので、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を単分散状態で板状電極３の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬを形成することができる。しかも、前記の超音波振動は第１溶液Ｓ１を媒体として板状電極３にも付与されるため、堆積時にセラミック粒子の再配列を生じさせてセラミック層ＣＬの粒子密度をより高めることができる。
【００２２】
次に、図３に示すように、先に用意した第２溶液Ｓ２を第２電着槽６に入れる。尚、この第２電着槽６には超音波振動子７ａを内蔵した振動装置７が付設されている。そして、図４（Ａ）に示すように、セラミック層ＣＬが形成された板状電極３のセラミック層ＣＬの表面に、得ようとする金属層ＭＬの形状に合致したマスク孔１０ａを多数個所定配列で有するプラスチック製のマスク１０を、粘着剤や挟持クリップ等の着脱自在な止着手段により付設し、このマスク付設後の板状電極３とニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）等から成る棒状電極８を互いの間隔が４〜５ｃｍ程度となるように第２電着層６内の第２溶液Ｓ２に浸漬する。そして、振動装置７を作動させて第２電着槽６内の第２溶液Ｓ２に５０ｋＨｚ前後の超音波振動を付与し、振動付与開始から１〜２分が経過したところで、板状電極３が陽極となり棒状電極８が陰極となるように直流電源９から両電極３，８に１．５Ｖよりも僅かに高い電圧を約５分間印加し、印加時間経過後は電圧印加を停止すると共に振動付与を停止する。
【００２３】
電圧印加よりも先に超音波振動を第２溶液Ｓ２に付与することによって第２溶液Ｓ２に沈降していた金属粒子は分散作用を受け、凝集を生じていた金属粒子は超音波振動により解されて、第２溶液Ｓ２は金属粒子が均一に分散された状態となる。
【００２４】
第２溶液Ｓ２に超音波振動を付与しながら両電極３，８に電圧を印加すると、両電極３，８間に電流が流れて電界が形成され、陰イオンである金属粒子がマスク孔１０ａを通じてセラミック層ＣＬの表面に徐々に堆積し、前記の電圧印加時間が経過した時点では厚さ約２μｍの多数の金属層ＭＬが所定配列でセラミック層ＣＬの表面に形成される（図３参照）。
【００２５】
両電極３，４に電圧を印加する過程では同時に第２溶液Ｓ２に超音波振動を付与しているので、第２溶液Ｓ２中の金属粒子に沈降や凝集を生じることを抑制して金属粒子の分散状態を良好に維持することができ、第２溶液Ｓ２中の金属粒子をマスク孔１０ａを通じて単分散状態でセラミック層ＣＬの表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一な金属層ＭＬを形成することができる。しかも、前記の超音波振動は第２溶液Ｓ２を媒体として板状電極３にも付与されるため、堆積時に金属粒子の再配列を生じさせて金属層ＭＬの粒子密度をより高めることができる。
【００２６】
次に、金属層ＭＬが形成された板状電極３と棒状電極４を互いの間隔が４〜５ｃｍ程度となるように第１電着層１内の第１溶液Ｓ１に浸漬する。そして、振動装置２を作動させて第１電着槽１内の第１溶液Ｓ１に５０ｋＨｚ前後の超音波振動を付与し、振動付与開始から１〜２分が経過したところで、板状電極３が陽極となり棒状電極４が陰極となるように直流電源５から両電極３，４に１．５Ｖの電圧を約５分間印加し、印加時間経過後は電圧印加を停止すると共に振動付与を停止する。
【００２７】
電圧印加よりも先に超音波振動を第１溶液Ｓ１に付与することによって第１溶液Ｓ１に沈降していたセラミック粒子は分散作用を受け、凝集を生じていたセラミック粒子は超音波振動により解されて、第１溶液Ｓ１はセラミック粒子が均一に分散された状態となる。
【００２８】
第１溶液Ｓ１に超音波振動を付与しながら両電極３，４に電圧を印加すると、両電極３，４間に電流が流れて電界が形成され、陰イオンであるセラミック粒子が多数の金属層ＭＬが形成されたセラミック層ＣＬの表面に徐々に堆積し、前記の電圧印加時間が経過した時点では厚さ約２μｍのセラミック層ＣＬが金属層形成後のセラミック層ＣＬの表面に形成される。
【００２９】
両電極３，４に電圧を印加する過程では同時に第１溶液Ｓ１に超音波振動を付与しているので、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を単分散状態で板状電極３の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬを形成することができる。しかも、前記の超音波振動は第１溶液Ｓ１を媒体として板状電極３にも付与されるため、堆積時にセラミック粒子の再配列を生じさせてセラミック層ＣＬの粒子密度をより高めることができる。
【００３０】
この後は、セラミック層ＣＬの表面に金属層ＭＬを形成する前記ステップと、金属層形成後のセラミック層ＣＬの表面に新たにセラミック層ＣＬを形成する前記ステップを繰り返して、板状電極３にセラミック層ＣＬと多数の金属層ＭＬとが順に積み重ねられた積層物ＬＡを作成する（図５（Ａ）参照）。
【００３１】
セラミック層ＣＬの表面に金属層ＭＬを形成する前記ステップと、多数の金属層ＭＬが形成されたセラミック層ＣＬの表面にセラミック層ＣＬを形成する前記ステップを繰り返して積層物ＬＡを作成しているので、厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬと金属層ＭＬとを順次形成して品質が安定した積層物ＬＡを得ることができる。
【００３２】
次に、積層物ＬＡを板状基板３から剥離し、剥離後の積層物ＬＡ（図５（Ｂ）参照）をダイシング装置等の切断装置を用いて部品サイズに分断して、多数の金属層ＭＬを内蔵した単位積層物を作成する。この分断により、各単位積層物の相対する２つの端面には内部電極を構成する金属層ＭＬが交互に露出する。
【００３３】
次に、単位積層物を焼成炉に投入して所定温度で所定時間焼成し、セラミック層ＣＬと金属層ＭＬが焼結された単位焼成物を作成する。
【００３４】
次に、焼成後の単位焼成物をバレル研磨し、単位焼成物の金属層露出端面に、銀（Ａｇ），白金（ｐｔ），パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属またはその合金やニッケル（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バインダと溶媒と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焼き付けて一対の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、そ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。
【００３５】
このように、前述のセラミック層の製造方法によれば、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を電気泳動法により板状電極３の表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を第１溶液Ｓ１に付与しているので、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を単分散状態で板状電極３の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬを形成することができる。しかも、前記の超音波振動を第１溶液Ｓ１を媒体として板状電極３にも付与することにより、堆積時にセラミック粒子の再配列を生じさせてセラミック層ＣＬの粒子密度をより高めることができる。
【００３６】
また、第１溶液Ｓ１の溶媒として水を用いているので、低電圧下で電気泳動法を使用したセラミック層ＣＬの形成を良好に行うことができ、溶媒として有機溶剤を用いる場合に比べてランニングコストを大幅に低減することができる。
【００３７】
一方、前述の積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を電気泳動法により板状電極３の表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を第１溶液Ｓ１に付与しているので、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子に沈降や凝集を生じることを抑制してセラミック粒子の分散状態を良好に維持することができ、第１溶液Ｓ１中のセラミック粒子を単分散状態で板状電極３の表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬを形成することができる。また、第２溶液Ｓ２中のセラミック粒子を電気泳動法により前記セラミック層ＣＬの表面に堆積させる過程では同時に超音波振動を第２溶液Ｓ２に付与しているので、第２溶液Ｓ２中の金属粒子に沈降や凝集を生じることを抑制して金属粒子の分散状態を良好に維持することができ、第２溶液Ｓ２中の金属粒子をマスク孔１０ａを通じて単分散状態でセラミック層ＣＬの表面に堆積させて厚さ及び粒子密度が均一な金属層ＭＬを形成することができる。しかも、前記の超音波振動は第１溶液Ｓ１または第２溶液Ｓ２を媒体として板状電極３にも付与されるため、堆積時にセラミック粒子または金属粒子の再配列を生じさせてセラミック層ＣＬと金属層ＭＬの粒子密度をより高めることができる。つまり、厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層ＣＬと金属層ＭＬとを順次形成して品質が安定した積層物ＬＡを得ることができ、これにより電気特性が安定した積層セラミック電子部品を得ることができる。
【００３８】
また、第１溶液Ｓ１の溶媒として水を用い、第２溶液Ｓ２の溶媒として水を用いているので、低電圧下で電気泳動法を使用したセラミック層ＣＬの形成と金属層ＭＬの形成を良好に行うことができ、溶媒として有機溶剤を用いる場合に比べてランニングコストを大幅に低減することができる。
【００３９】
尚、前述の説明では本発明を積層セラミックコンデンサの製造に適用したものを例を挙げたが、積層物の分断位置を変更すれば前記同様の方法によって積層セラミックコンデンサアレイを製造することも可能である。また、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト等から成るセラミック粒子を含むものを第１溶液Ｓ１として用いれば、積層セラミックインダクタ用のセラミック層を製造できるし、コイル用金属層に対応した形状のマスク孔を有するマスクを用いれば積層セラミックインダクタを製造することも可能である。さらに、種類が異なるセラミック粒子を含む第１溶液Ｓ１とマスク孔の形状が異なるマスクを何種類が用意しおけば積層ＬＣフィルター等の複合部品を製造することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、厚さ及び粒子密度が均一なセラミック層を得ることができるセラミック層の製造方法と、電気特性が安定した積層型電子部品を得ることができる積層型電子部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層セラミックコンデンサに係るセラミック層の形成方法の説明図
【図２】板状電極表面に形成されたセラミック層を示す図
【図３】積層セラミックコンデンサに係る金属層の形成方法の説明図
【図４】金属層形成用マスクを示す図と、板状電極のセラミック層表面に形成された金属層を示す図
【図５】板状電極表面に形成された積層物を示す図と、板状電極から剥離した積層物を示す図
【符号の説明】
１…第１電着層、Ｓ１…第１溶液、２…振動装置、３…板状電極、４…棒状電極、５…直流電源、ＣＬ…セラミック層、６…第２電着層、Ｓ２…第１溶液、７…振動装置、８…棒状電極、９…直流電源、１０…マスク、１０ａ…マスク孔、ＣＬ…セラミック層、ＬＡ…積層物。
【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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