(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と内部電極層とが交互に積層された積層セラミック素子の剥離方法であって、前記積層セラミック素子は、剥離した際に残存し露出する前記セラミック層と、該露出するセラミック層に隣接する剥離したいセラミック層とを有しており、前記内部電極層を構成する金属を溶解することが可能な電解溶液に、陰極電極と、前記積層セラミック素子の少なくとも一部とを浸漬し、前記露出するセラミック層と前記剥離したいセラミック層との間の特定の内部電極層を陽極電極とし、前記陰極電極と前記特定の内部電極層との間に電圧を印加し、前記特定の内部電極層を溶解することを特徴とする積層セラミック素子の剥離方法。
【請求項２】
前記積層セラミック素子は前記セラミック層に欠陥を有しており、該欠陥を有するセラミック層に、前記露出するセラミック層が隣接していることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック素子の剥離方法。
【請求項３】
前記積層セラミック素子が、積層セラミックコンデンサ素子であることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の積層セラミック素子の剥離方法。
【請求項４】
請求項２に記載の積層セラミック素子の剥離方法により、前記積層セラミック素子を、前記露出するセラミック層と前記剥離したいセラミック層との間で剥離した後、前記欠陥を有するセラミック層の、化学組成、電気的特性、物理的特性、構造欠陥の有無、厚み、及び外観性状からから選ばれる少なくとも１つの特性を調べることを特徴とする積層セラミック素子の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミック素子の剥離方法および積層セラミック素子の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層セラミックコンデンサや積層圧電部品など、セラミック層と内部電極層とが交互に積層された構造を有する積層セラミック素子に、内部電極層と導通するように外部電極を配設した構造を有する積層セラミック電子部品が広く用いられている。そして、この積層セラミック電子部品においては、小型化、薄膜化が進められており、特に積層セラミックコンデンサについては、市場の要求に応えるため、一層の薄膜化、多層化が進んでいるのが実情である。
【０００３】
そして、上述のように小型化、薄膜化が進むと、それに伴って積層セラミック素子の内部で故障や不具合が発生し易くなるが、その場合、状況によっては、数百層も積層されたセラミック層や内部電極層のうちの特定の層について、分析や測定を行って、その特性を確認することが必要になる。
【０００４】
このような特定の層を分析するために、特定の層間を剥離する積層セラミック素子の剥離方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１には、セラミック層と内部電極層とが交互に積層された構造を有する積層セラミック素子においては、内部電極層とセラミック層との接合界面が、金属酸化物を介して結合していることに着目し、この金属酸化物を金属にまで還元することにより積層セラミック素子を所望の界面で剥離させる方法が開示されている。
【０００６】
すなわち、引用文献１には、内部電極層を構成する金属の酸化物（金属酸化物）を金属に還元することが可能な電解溶液に、陽極電極と、積層セラミック素子の少なくとも一部を浸漬し、剥離したい特定のセラミック層と接する特定の内部電極層を陰極電極とし、これに陰極用端子を接続し、該陰極用端子から内部電極層（陰極電極）に電圧を印加することにより、内部電極層の、剥離したいセラミック層との界面に存在する金属酸化物を金属にまで還元して、該内部電極層と特定のセラミック層との界面で剥離を生じさせる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１１８７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来、例えば、積層セラミックコンデンサの内部の不良箇所（例えば、低抵抗箇所など）を検出する場合、積層セラミック素子の端面や側面を研磨して、内部電極層を端面や側面に露出させ、層間の電気抵抗を測定するなどの方法により不良箇所を検出していたが、数百層も積層された薄い内部電極層間の電気抵抗をそれぞれ測定することは困難であった。
【０００９】
また、仮に、不良箇所を特定できたとしても、特許文献１のような剥離方法では、陰極電極である内部電極層から電気分解反応により水素（泡）が生成し、この水素により、内
部電極層とセラミック層との接合界面における金属酸化物を金属にまで還元することにより、内部電極層とセラミック層との接合界面を断ち切って積層セラミック素子を所望の界面で剥離するため、セラミック層表面に、接合を切られなかった内部電極層の一部、または接合を切られて浮いた内部電極層の一部が、浮島模様のようにランダムに残存した状態となり、その後の特性評価に支障を来すおそれがあった。
【００１０】
本発明は、内部電極層が殆ど残存していない、一面連続性の高いセラミック層面を確実に露出させることができる積層セラミック素子の剥離方法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】
【００１１】
本発明の積層セラミック素子の剥離方法は、セラミック層と内部電極層とが交互に積層された積層セラミック素子の剥離方法であって、前記積層セラミック素子は、剥離した際に残存し露出する前記セラミック層と、該露出するセラミック層に隣接する剥離したいセラミック層とを有しており、前記内部電極層を構成する金属を溶解することが可能な電解溶液に、陰極電極と、前記積層セラミック素子の少なくとも一部とを浸漬し、前記露出するセラミック層と前記剥離したいセラミック層との間の特定の内部電極層を陽極電極とし、前記陰極電極と前記特定の内部電極層との間に電圧を印加し、前記特定の内部電極層を溶解することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の積層セラミック素子の剥離方法は、セラミック層と内部電極層とが交互に積層されるとともに、前記内部電極層の端部が交互に露出した一対の端面を有する積層セラミック素子の剥離方法であって、前記内部電極層を構成する金属を溶解することが可能な電解溶液に、陰極電極、および第１の前記内部電極の端部が接続した端子電極を一方の端面に有する前記積層セラミック素子の他方の端面を含む少なくとも一部を浸漬し、前記第１の内部電極層を陽極電極とし、前記陰極電極と前記端子電極との間に電圧を印加し、前記積層セラミック素子の前記他方の端面に端部が露出した第２の前記内部電極層のうち、前記第１の内部電極層と導通した前記第２の内部電極層の前記他方の端面側の端部を溶解し、該端部が溶解した前記第２の内部電極層に接する前記セラミック層が欠陥を有すると判定し、該欠陥の近傍における前記セラミック層間で剥離することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の積層セラミック素子の評価方法は、上記積層セラミック素子の剥離方法により、前記積層セラミック素子を、前記露出するセラミック層と前記剥離したいセラミック層との間で剥離した後、前記欠陥を有するセラミック層の、化学組成、電気的特性、物理的特性、構造欠陥の有無、厚み、及び外観性状からから選ばれる少なくとも１つの特性を調べることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の積層セラミック素子の剥離方法によれば、剥離した際に残存し露出するセラミック層と剥離したいセラミック層との間の特定の内部電極層を陽極電極とし、この特定の内部電極層を電解溶液に浸漬した側から溶解することにより、内部電極層が殆ど残存していない、一面連続性の高いセラミック層面を確実に露出させることができる。これにより、その後の特性評価を良好に行うことができる。
【００１５】
また、本発明の積層セラミック素子の剥離方法によれば、陰極電極と端子電極（第１の内部電極層）との間に電圧を印加し、第１の内部電極層と導通した第２の内部電極層の他方の端面側の端部を溶解し、該端部が溶解した第２の内部電極層に接するセラミック層が欠陥を有すると明確に判定することができ、欠陥の近傍におけるセラミック層間で正確に剥離することができる。
【００１６】
さらに、本発明の積層セラミック素子の評価方法によれば、欠陥を有するセラミック層
近傍のセラミック層間で剥離でき、欠陥を有するセラミック層に損傷を与えることなく、特性をより確実に調べることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】積層セラミック素子を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】欠陥を有するセラミック層を特定する方法を示すもので、（ａ）は評価する積層セラミック素子を示す縦断面図、（ｂ）は電解装置内に積層セラミック素子をセットした状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）は欠陥を有するセラミック層に隣接する内部電極層端部が溶解された状態を示す積層セラミック素子の縦断面図、（ｂ）は内部電極層間の絶縁抵抗を測定する状態を示す説明図である。
【図４】（ａ）は積層セラミック素子の端部の研磨位置を示す縦断面図、（ｂ）は積層セラミック素子の端部を研磨した状態を示す縦断面図、（ｃ）は電解装置内に積層セラミック素子をセットした状態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は積層セラミック素子を剥離した状態を示す縦断面図、（ｂ）は欠陥位置を特定するための方法を示す説明図、（ｃ）はセラミック層表面の欠陥位置を示す説明図、（ｄ）は欠陥近傍の内部電極層の３Ｄ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、剥離する積層セラミック素子１を示すもので、一実施形態として、チタン酸バリウム系のセラミック層２とＮｉからなる内部電極層３とが交互に積層された構造を有する積層セラミック素子（積層セラミックコンデンサ素子）１を用いて、本発明を説明する。
【００１９】
この実施形態では、図１に示すように、積層セラミック素子１の両端部に外部電極４ａ、４ｂを配設して積層セラミックコンデンサが構成されている。
【００２０】
積層セラミック素子１は、セラミック層２と内部電極層３とが交互に積層して構成されており、内部電極層３の端部が交互に露出した一対の端面７ａ、７ｂを有している。すなわち、内部電極層３は、積層セラミック素子１の一方の端面７ａに端部が露出した第１の内部電極層３ａと、他方の端面７ｂに端部が露出した第２の内部電極層３ｂとを有しており、第１の内部電極層３ａの端部が外部電極４ａに、第２の内部電極層３ｂの端部が外部電極４ｂにそれぞれ接続している。
【００２１】
（欠陥を有するセラミック層の特定）
欠陥を有するセラミック層２の特定を行う。図２（ａ）に示すように、一方の外部電極４ｂを除去し、他方の端面７ｂに第２の内部電極層３ｂの端部を露出させる。なお、一対の外部電極４ａ、４ｂを除去し、外部電極４ａの代わりに新たに端子電極を設けても良い。
【００２２】
そして、電解装置を準備する。電解装置は、図２（ｂ）に示すように、電解溶液９を入れる電解槽８と、積層セラミック素子１の、特定の内部電極層３にのみ接触させることが可能な陽極用端子（この実施形態では、特定の内部電極層３にのみ接触させることができるように先端を鋭く尖らせたプローブ）１５と、電解溶液９に浸漬される陰極電極１３と、積層セラミック素子１を保持するための試料ホルダー１１と、直流電源１２と、を備えている。陽極用端子としてのプローブ１５は、マイクロマニピュレータを用いて、特定の内部電極層３に接触できるようになっている。また、電解溶液９は、積層セラミック素子１の一部が浸漬するような量だけ電解槽８に収容されている。
【００２３】
そして、図２（ｂ）に示すように、電解溶液９に、試料ホルダー１１に保持された積層セラミック素子１の他方の端面７ｂ側の下部を浸漬する。
【００２４】
電解溶液９は、内部電極層３を構成する金属を溶解することが可能なものであれば良く、塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。また、電解溶液９は、その金属の種類に応じた、電解溶液９のｐＨと該金属の起電力の関係から、金属が溶解されるようなｐＨを実現することが可能な種々の溶液を用いることが可能である。例えば、酢酸水溶液（弱酸性）などを用いることも可能である。
【００２５】
電解溶液９には、陰極電極１３、および第２の内部電極層３ｂの端部が露出した他方の端面７ｂの側の一部を浸漬する。陰極電極１３と外部電極４ａ（端子電極）との間には、第１の内部電極層３ａを陽極電極とし、陰極電極１３と外部電極４ａとの間に電圧を印加できるように構成されている。陰極電極１３として、例えば、アルミテープを用いることができ、その他、白金線などを用いることも可能である。
【００２６】
陰極電極１３と外部電極４ａとの間に電圧を印加し、積層セラミック素子１の他方の端面７ｂに端部が露出した第２の内部電極層３ｂのうち、第１の内部電極層３ａと導通した第２の内部電極層３ｂの他方の端面７ｂ側の端部を溶解する。
【００２７】
印加電圧は、内部電極層３を構成する金属を溶解できる電圧で、セラミック層２が薄い場合でも、溶解したくない隣接する内部電極３に影響を与えない電圧とされている。印加電圧は、通常、その金属の起電力以上の電圧（通常は０．６〜２．０Ｖ程度の電圧）が印加される。そして、０．６〜２．０Ｖの電圧を印加することにより、電気化学反応により内部電極層３を溶解できる。
【００２８】
すなわち、セラミック層２に欠陥があり、セラミック層２を挟持するように配置された内部電極層３ａ、３ｂ間がショート、または内部電極層３ａ、３ｂ間の絶縁抵抗が低い場合には、内部電極層３ａ、３ｂ間が導通するため、欠陥のあるセラミック層２に接する内部電極層３ｂの端部が溶解し、欠陥のあるセラミック層２を特定することができる。
【００２９】
この段階では、端部が溶解した内部電極層３ｂの両隣にある２層のセラミック層２のいずれかに欠陥があることを特定できるが、さらに、どちらのセラミック層２に欠陥があるかを判定するには、図３（ａ）に示すように、電解溶液９から、外部電極４ｂを除去した積層セラミック素子１を引き上げ、図３（ｂ）に示すように、外部電極４ａを除去し、端部が溶解した内部電極層３ｂの両隣の内部電極層３ａにプローブ１５ａを当て、一方、端部が溶解した内部電極層３ｂにプローブ１５ｂを当て、これらの間の絶縁抵抗を測定することにより、欠陥１７（絶縁抵抗が低い）を有するセラミック層２ａを特定することができる。もしくは、積層セラミック素子１の一方の端面７ａ側を電解溶液６に浸し、端部が溶解した内部電極層３ｂにプローブ１５ｂを当て、導通した内部電極層３ａ端部を溶解することで、欠陥の位置関係を把握できる。
【００３０】
この欠陥１７を有するセラミック層２ａを特定する方法は、内部電極層３を何百層も有する積層セラミック素子に効果的に用いることができる。図３（ａ）に、内部電極層３ｂ端部の溶解部を符号３ｂ１と記載して示す。
【００３１】
（剥離工程）
図４（ａ）に示すように、積層セラミック素子１の端面７ａが研磨されて、図４（ｂ）に示すように端面７ｃを有しており、この端面７ｃには、内部電極層３ａの端部のみならず、内部電極層３ｂの端部も露出している。研磨し除去される位置を図４（ａ）に一点鎖線で示す。
【００３２】
積層セラミック素子１は、剥離した際に残存し露出するセラミック層２ｂと、該露出するセラミック層２ｂに隣接する剥離したいセラミック層２ｃとを有している。そして、図４（ｃ）に示すように、内部電極層３を構成する金属を溶解することが可能な電解溶液９に、陰極電極１３と、積層セラミック素子１の少なくとも一部とを浸漬し、露出するセラミック層２ｂと剥離したいセラミック層２ｃとの間の特定の内部電極層３ｃを陽極電極とし、陰極電極１３と特定の内部電極層３ｃとの間に電圧を印加し、特定の内部電極層３ｃを電気化学的に溶解し、露出するセラミック層２ｂと剥離したいセラミック層２ｃとの間で剥離する。露出するセラミック層２ｂは欠陥１７を有するセラミック層２ａに隣接している。
【００３３】
具体的には、積層セラミック素子１の端面７ｃ側を電解溶液９に浸漬し、端面７ｂに露出した特定の内部電極層３ｃの端部にプローブ１５ｃを当て、特定の内部電極層３ｃの電解溶液９側から溶解させる。電解溶液９は、毛細管現象により、セラミック層２ｂとセラミック層２ｃ間を上がっていき、特定の内部電極層３ｃを溶解できる。図５（ａ）に、積層セラミック素子１をセラミック層２ｂとセラミック層２ｃ間で剥離し、セラミック層２ｂが露出した積層セラミック素子１を示す。
【００３４】
なお、図３（ｂ）では、欠陥１７を有するセラミック層２ａの左側に、露出するセラミック層２ｂと、剥離したいセラミック層２ｃとが位置する場合を記載したが、欠陥１７を有するセラミック層２ａの右側に、露出するセラミック層２ｂと、剥離したいセラミック層２ｃとが位置する場合であっても良いことは勿論である。
【００３５】
以上のような剥離方法では、Ｎｉ内部電極層３を電気化学反応によりを溶解することが可能な電解溶液９に、積層セラミック素子１を浸漬し、露出するセラミック層２ｂと剥離したいセラミック層２ｃとの間の特定のＮｉ内部電極層３ｃを陽極電極とし、このＮｉ内部電極層３ｃにのみプローブ１５ｃを接触させ、プローブ１５ｃから電圧を印加するようにしているので、特定のＮｉ内部電極層３ｃについてのみ溶解することが可能であり、積層セラミック素子１における、セラミック層２ｂとＮｉ内部電極層３ｃとの所定の接合部で確実に剥離することができる。
【００３６】
すなわち、特定のＮｉ内部電極層３ｃのみに電圧を印加することにより、そのＮｉ内部電極層３ｃでのみ電気化学反応が生じ、セラミック層２ｂの表面のセラミックスと結合しているＮｉ内部電極層３ｃが溶解される結果、両者の接合部で剥離が生じ、セラミック層２ｂの表面に島状に内部電極層３ｃの一部が島状に残存することがなく、その後の欠陥１７を含むセラミック層２ａの特性評価を正確に行うことができる。
【００３７】
この剥離方法は、内部電極層３およびセラミック層２を何百層も有する積層セラミック素子で、セラミック層２の厚みが３μｍ以下、特には１μｍ以下、さらには０．８μｍ以下の積層セラミック素子に効果的に用いることができる。
【００３８】
また、剥離工程では、積層セラミック素子１のサイドマージン部（図１（ｂ）の左右の内部電極層３が形成されていない部分）を研磨して、内部電極層３の側面を露出させることが望ましいが、内部電極層３を露出させるほど研磨しなくても良く、また全く研磨しなくても剥離することができる。
【００３９】
（検査工程）
積層セラミック素子１を、セラミック層２ｂとセラミック層２ｃとの間で剥離した後、欠陥１７を有するセラミック層２ａの、化学組成、電気的特性、物理的特性、構造欠陥の有無、厚み、及び外観性状からから選ばれる少なくとも１つの特性を調べる。
【００４０】
例えば、欠陥位置の特定については、図５（ｂ）に示すように、欠陥１７（セラミック層２ａ）を挟むように位置する内部電極層３ａ、３ｂ間に電圧を印加し、露出したセラミック層２ｂ表面を赤外線サーモグラフィーで観察することで、図５（ｃ）に示すように、セラミック層２ａのどの位置に欠陥があるかを確認できる。セラミック層２ｂの厚みが薄いため、セラミック層２ｂの上方からセラミック層２ａの高温部（欠陥１７）を確認できる。
【００４１】
また、欠陥１７近傍を厚み方向にスライスして内部電極層３の寸法データを用いて、図５（ｄ）に示すような３Ｄ画像も容易に得ることができる。
【００４２】
以上の検査方法では、Ｎｉ内部電極層３ｃは溶解してしまうため、剥離面上には一面連続性の高いセラミック層２ｂが露出することになり、上記の電気特性や熱特性の測定においても、効果的に実施することが可能である。さらには、化学組成、電気的特性、物理的特性、構造欠陥の有無、厚み、外観性状などの必要な特性を直接に調べることが可能であり、故障の原因や、特性向上のためのデータを確実に収集することができる。
【００４３】
また、剥離面上に内部電極層の一部がランダムに残存していないため、例えば、剥離面上でプローブを用いて電気特性を測定するとき、残存したＮｉが剥離面内の局所領域での測定を妨げてしまうことがなく、また低抵抗位置での発熱を測定するとき、セラミックとＮｉとで熱伝導が異なることにより、発熱位置を特定することが困難になることもない。
【００４４】
なお、上記実施形態では、積層セラミックコンデンサを例にとって説明したが、本願発明は、さらに他の積層セラミック電子部品を構成する積層セラミック素子を所望の界面で剥離する場合に広く適用することが可能である。
【００４５】
また、本願発明はさらにその他の点においても、上記実施形態に限定されるものではなく、セラミック層を構成するセラミック材料や、内部電極層を構成する金属の種類、電解溶液の種類、電解に用いる電解装置の具体的な構成、電解条件などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  積層セラミック素子
２  セラミック層
２ａ  欠陥を有するセラミック層
２ｂ  露出するセラミック層
２ｃ  剥離したいセラミック層
３  内部電極層
３ａ  第１の内部電極層
３ｂ  第２の内部電極層
３ｃ  特定の内部電極層
４ａ、４ｂ  外部電極
５  電解槽
７ａ、７ｂ、７ｃ  端面
９  電解溶液
１１  試料ホルダー
１２  直流電源
１３  陰極電極
１５  プローブ
【図１】
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【図２】
0006430851.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006430851.tif 000005
【図５】
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