(57)【要約】【課題】補助層となるセラミックパターンにニジミやカスレが発生するのを防止し、導体電極層の座屈やはみ出しを防止できる積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、導体電極層となる導体パターン２をセラミックグリーンシート１上にペースト印刷する工程と、前記セラミックグリーンシート１上における前記導体パターン２の周辺部に補助層となるセラミックパターン３をペースト印刷する工程と、前記セラミックグリーンシート１の複数枚を積層して焼成する工程とを有し、前記セラミックパターン３となるセラミックペーストは、印刷時のズリ速度が１０ｓ−１のときの粘度が５〜５０Ｐａ・ｓであり、かつ、ズリ速度が１０００ｓ−１のときの粘度が０．２〜５０Ｐａ・ｓであることを特徴としている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体電極層が形成されたセラミックグリーンシートを積層してなる積層セラミック電子部品の製造方法であって、
導体電極層となる導体パターンをセラミックグリーンシート上にペースト印刷する工程と、前記セラミックグリーンシート上における前記導体パターンの周辺部に補助層となるセラミックパターンをペースト印刷する工程と、前記セラミックグリーンシートの複数枚を積層して焼成する工程とを有し、前記セラミックパターンとなるセラミックペーストは、印刷時のズリ速度が１０ｓ−１のときの粘度が５〜５０Ｐａ・ｓであり、かつ、ズリ速度が１０００ｓ−１のときの粘度が０．２〜５０Ｐａ・ｓであることを特徴とする積層セラミック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】
本発明は積層セラミック電子部品の製造方法に係り、特には、導体パターンの周辺部に形成された補助層となるセラミックペーストの印刷時の粘度に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミック電子部品は、導体電極層が形成されたセラミックグリーンシートを積層し、かつ、これらを圧着して焼成したものであり、積層セラミック電子部品の一例としては、特許文献１で開示された積層チップインダクタがある。この積層チップインダクタは、図示省略しているが、導体電極層と同等以上の厚みとされた補助層が同一面上に形成済みの導体電極層を取り囲んで形成された構造を有している。
【０００３】
このとき、補助層を形成しているのは、以下のような理由による。すなわち、導体電極層の厚みが厚い場合に補助層を形成していなければ、セラミックグリーンシートを圧着する際に、導体電極層の厚みに起因した圧着応力の不均一が起こり、導体電極層が座屈したり、積層体からはみ出したりする。
【０００４】
また、積層数が多いにも拘わらず、補助層を形成していない場合には、やはりセラミックグリーンシートを平坦な状態のままで積層することができなくなる。そのため、これらの不都合を解消する必要上、導体電極層の周辺部に補助層を形成することが行われる。
【０００５】
そして、導体電極層の周辺部に補助層を形成してなる積層チップインダクタであれば、導体電極層の厚みに起因した圧着応力の不均一化が発生することが防止され、導体電極層の座屈やはみ出しがなくなって電気的特性のばらつきを抑制できる。
【０００６】
一方、積層チップインダクタの製造方法は、導体電極層となる導体パターンをセラミックグリーンシート上にペースト印刷する工程と、導体パターンが形成されたセラミックグリーンシート上における導体パターンの周辺部に補助層となるセラミックパターンをペースト印刷する工程と、これらセラミックグリーンシートの複数枚を積層する工程と、積層されたセラミックグリーンシートを圧着して焼成する工程と、外部電極を形成する工程とを有している。なお、セラミックパターンを形成する際は、補助層の材料である磁性体を含んだセラミックペーストを、セラミックグリーンシート上にスクリーン印刷するのが一般的である。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−３５４１０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の形態に係る積層セラミック電子部品の製造方法においては、つぎのような不都合が生じる。すなわち、補助層となるセラミックパターンを形成するに際しては、補助層の材料である磁性体とバインダと溶剤等とを混合してなるセラミックペーストをセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷することが行われる。なお、電子部品がコンデンサである場合のセラミックペーストは、誘電体を含有しているものとされる。
【０００９】
しかしながら、セラミックペーストの粘度が低すぎる場合には、スクリーン印刷して形成されたセラミックパターンにニジミが発生し、形成済みの導体パターン上にまでセラミックパターンが拡がってしまう。従って、導体パターンとその周辺部との段差が大きくなり、その結果として導体電極層が座屈を起こしやすくなる。
【００１０】
また、セラミックペーストの粘度が高すぎる場合には、スクリーン印刷されたセラミックパターンにカスレが発生するため、セラミックパターンの形成範囲が狭くなることが避けられない。そこで、導体パターンとセラミックパターンとの間に隙間が形成されることになり、その結果、導体電極層が座屈を起こしやすくなる。
【００１１】
すなわち、セラミックペーストのスクリーン印刷によって導体パターンの周辺部にセラミックパターンを形成する際にあっては、補助層の材料である磁性体の比重が軽いため、導電ペーストの印刷よりも難易度が高くなり、印刷されたセラミックパターンにニジミやカスレが発生しやすくなる。そのため、導体電極層となる導体パターンの周辺部に補助層となるセラミックパターンを形成しているにも拘わらず、導体電極層の座屈やはみ出しが起こってしまう。
【００１２】
本発明はこれらの不都合を解消するため、補助層となるセラミックパターンにニジミやカスレが発生するのを防止し、導体電極層の座屈やはみ出しを防止できる積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した不都合を解消する必要上、本発明の発明者らが鋭意検討したところ、以下のような知見が得られた。すなわち、スクリーン印刷板と被印刷面であるセラミックグリーンシートとの離間距離が零に近い状態、つまり、略ゼロディスタンス状態であり、かつ、厚みが１０μｍ以上のセラミックパターンを形成する場合、セラミックペーストのスクリーン印刷時における最も小さいズリ速度は１０ｓ−１程度であり、また、最も大きいズリ速度は１０００ｓ−１程度である。
【００１４】
なお、ここでのズリ速度とは変形によって生じる速度勾配を意味しており、Ｄ（ズリ速度）＝ｄｖ（流体の速度：ｍ／ｓ）／ｄｘ（流体と底面との距離：ｍ）で表される。そして、その単位は、ｓ−１（１／Ｓ）である。
【００１５】
さらに、スクリーン印刷時におけるセラミックペーストのズリ速度と粘度とが互いに関係しあっており、これらの関係がセラミックパターンの形成状態、つまり、ニジミやカスレの発生に大きく影響することが明らかとなった。従って、セラミックペーストに対し、スクリーン印刷時のズリ速度に適応した粘度を与えておくようにすれば、セラミックパターンにニジミやカスレが発生することを防止することが可能になると思料される。すなわち、本発明は、このような知見に基づいて創案されたものである。
【００１６】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、導体電極層が形成されたセラミックグリーンシートを積層してなる積層セラミック電子部品を製造する方法であり、導体電極層となる導体パターンをセラミックグリーンシート上にペースト印刷する工程と、前記セラミックグリーンシート上における前記導体パターンの周辺部に補助層となるセラミックパターンをペースト印刷する工程と、前記セラミックグリーンシートの複数枚を積層して焼成する工程とを有している。そして、上記した目的を達成するため、本発明においては、前記セラミックパターンとなるセラミックペーストの粘度を、印刷時のズリ速度が１０ｓ−１のときは５〜５０Ｐａ・ｓであり、かつ、ズリ速度が１０００ｓ−１のときは０．２〜５０Ｐａ・ｓであるとしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本実施の形態に係る積層セラミック電子部品の一例である積層チップインダクタとなる未焼成状態の積層体を分解して示す斜視図であり、図２及び図３のそれぞれはセラミックグリーンシートに対するペーストの印刷状態を示す説明図である。なお、本実施の形態に係る積層チップインダクタは、従来の形態と基本的に異ならない全体構成を有している。
【００１８】
本実施の形態に係る積層セラミック電子部品は、導体電極層が形成されたセラミックグリーンシートを積層し、かつ、積層されたセラミックグリーンシートを圧着して焼成することにより製造されたものであり、このような積層セラミック電子部品の具体例としては積層チップインダクタが周知となっている。この積層チップインダクタは、未焼成時の全体構造が図１で分解して示されるような積層体を備えており、この積層体を構成しているセラミックグリーンシート１それぞれの同一面上には、導体電極層となる導体パターン２と、この導体パターン２の周辺部に配置され、かつ、導体パターン２と同等程度の厚みを有する補助層となるセラミックパターン３とがペースト印刷によって形成されている。
【００１９】
そして、積層チップインダクタは、図１〜図３を参照して説明する以下のような手順に従って製造される。まず最初に、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）が４９．０ｍｏｌ％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が２９．０ｍｏｌ％、酸化ニッケル（ＮｉＯ）が１４．０ｍｏｌ％、酸化銅（ＣｕＯ）が８．０ｍｏｌ％の比率とされた原料をボールミルに仕込んで湿式調合することにより混合物を得る。引き続き、得られた混合物を乾燥させてから粉砕し、得られた粉末を７５０℃程度の温度下で１時間にわたって仮焼する。さらに、仮焼された粉末をボールミルで湿式粉砕した後、乾燥させてから解砕することによりフェライト粉末を得る。
【００２０】
つぎに、得られたフェライト粉末にバインダと可塑剤と湿潤剤とを添加し、かつ、ボールミルにて混合した後、減圧して脱泡することによりセラミック（フェライト）スラリを得る。そして、リップコータまたはマルチコータを用いて膜厚が２５μｍ程度とされた長尺状のセラミックグリーンシート（フェライトグリーンシート）を作製し、これを所定寸法で裁断することにより矩形片状のセラミックグリーンシート１を得る。なお、各セラミックグリーンシート１の所定位置それぞれには、コイル構成時の接続用となる貫通孔（図示省略）がレーザ光照射等の方法により形成されている。
【００２１】
さらに、銀や銀合金等を主成分とする導体ペーストを用意し、図２で示すように、導体ペーストのスクリーン印刷によりセラミックグリーンシート１の表面上における所定位置に対し、コイルの一部分である導体電極層となる所定形状の導体パターン２を形成する。なお、この際における導体パターン２の厚みは、２０μｍ程度とされる。
【００２２】
また、このとき、積層チップインダクタの最上部側及び最下部側に位置するセラミックグリーンシート１それぞれの導体パターン２は、後に外部電極を形成する必要上、その端部が各セラミックグリーンシート１の相反する一辺側にまで引き出された状態として形成される。すなわち、この際、セラミックグリーンシート１の一辺側にまで引き出された導体パターン２の端部それぞれは、焼成後における外部引き出し電極となる。
【００２３】
その一方、Ｆｅ２Ｏ３が４９．０ｍｏｌ％、ＺｎＯが２９．０ｍｏｌ％、ＮｉＯが４．０ｍｏｌ％、ＣｕＯが８．０ｍｏｌ％の比率とされた原料を用意し、原料の１００ｗｔ％に対し、９ｗｔ％の結合剤（アクリルバインダ）と６０ｗｔ％の溶剤（テルピネオール）とを添加した後、３本ロールで混練分散することによりセラミックペースト（フェライトペースト）を作製する。なお、このセラミックペーストの作製にあたっては、１次調合時に高分散溶媒を用いて原料に分散剤を分散させ、２次調合時にバインダと可塑剤と溶剤とを添加して混合した後、高分散溶媒を除去する方法が採用されることもある。
【００２４】
また、セラミックペーストの作製時には、スクリーン印刷時のズリ速度が１０ｓ−１のときはセラミックペーストの粘度が５〜５０Ｐａ・ｓであるようにし、ズリ速度が１０００ｓ−１であれば、セラミックペーストの粘度が０．２〜５０Ｐａ・ｓであるようにセラミックペーストの粘度を調整することが行われる。すなわち、このような粘度調整を行うのは、略ゼロディスタンス状態でのスクリーン印刷により厚みが１０μｍ以上のセラミックパターンを形成することを前提としているためである。
【００２５】
なお、セラミックペーストの粘度調整は、結合剤の添加量を４〜２５ｗｔ％の範囲で調整し、かつ、溶剤の添加量を３０〜７０ｗｔ％の範囲で調整することによって実現される。
【００２６】
引き続き、粘度調整が行われたセラミックペーストをスクリーン印刷し、セラミックグリーンシート１上にセラミックパターン３を形成する。この場合には、図２中の仮想線で示すように、導体パターン２が形成されたセラミックグリーンシート１の表面上における導体パターン２の周辺部に対するセラミックペーストのスクリーン印刷が実行され、その結果、導体パターン２の周辺部には補助層となるセラミックパターン３がペースト印刷で形成される。このとき、セラミックパターン３の厚みも、導体パターン２の厚みと同等の２０μｍ程度とされる。
【００２７】
ところで、本実施の形態にあっては、セラミックグリーンシート１上に導体パターン２を形成した後、この導体パターン２の周辺部にセラミックパターン３を形成しているが、このような手順に限定されることはなく、図３で示すように、セラミックグリーンシート１上にセラミックパターン３を前以て形成したうえで導体パターン２を形成することも可能である。そして、セラミックパターン３の形成後に導体パターン２を形成する場合、セラミックパターン３の幅寸法が１００μｍ程度であれば、吐出部が６０μｍとされたスクリーン印刷板を用いて導体ペーストをスクリーン印刷することが行われる。
【００２８】
その後、図１で示すように、所定形状の導体パターン２及びセラミックパターン３が形成された所定枚数、例えば、１１枚のセラミックグリーンシート１は、各導体パターン２によりコイルが構成されるようにして積層される。そして、これらの上下位置それぞれには、導体パターン２及びセラミックパターン３が形成されていない所定枚数ずつ、例えば、１７枚ずつのセラミックグリーンシート１が重ねて積層される。
【００２９】
引き続き、１．０ｔ／ｃｍ２  程度の圧力で圧着し、所定の寸法で裁断すると、導体パターン２が形成されたセラミックグリーンシート１の多数枚を積層してなる未焼成状態の積層体４が得られる。そして、得られた積層体４を４００℃程度の温度下で２時間にわたって加熱することにより脱バインダ処理し、９００℃程度の温度下で９０分間にわたって焼成した後、外部引き出し電極が露出した端面に対して主成分が銀等である導体ペーストを浸漬法等により塗布する。さらに、１００℃程度の温度下で１０分間にわたって乾燥させたうえ、７８０℃程度の温度下で１５分間にわたって塗膜を焼き付けると、外部電極が形成された積層チップインダクタが完成する。
【００３０】
さらに、発明の発明者らがスクリーン印刷時におけるセラミックペーストのズリ速度と粘度との関係を種々変化させながら積層チップインダクタにおけるセラミックパターンの形成状態を調査してみたところ、以下に説明するような結果が得られた。なお、この際においては、略ゼロディスタンス状態であり、かつ、厚みが２０μｍのセラミックパターンを形成することを前提としている。
【００３１】
この調査にあたっては、まず最初に、スクリーン印刷時のズリ速度が１０ｓ−１であるとき、及び、ズリ速度が１０００ｓ−１であるときの粘度が互いに異なる１８種類のセラミックペースト、つまり、表１で示すような試料１〜１８を用意した。このとき、セラミックペーストの粘度は、応力制御型レオメータにより測定している。そして、試料１〜１８の各々をセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷することによってセラミックパターンを形成し、かつ、形成されたセラミックパターンそれぞれの表面粗さ、カスレ、ニジミを評価することを行ってみた。
【００３２】
すると、表１に付記して示すような評価結果が得られた。なお、この際における表面粗さＲａの評価基準は１．０μｍ未満（Ｒａ＜１．０μｍ）が良好（〇）であり、カスレの評価基準では、設計値に対するセラミックパターンの溝幅の拡がりが１０μｍ未満である場合及びセラミックパターンの未形成箇所がない場合を良好（〇）としている。また、ニジミの評価基準においては、設計値に対するセラミックパターンの溝幅の拡がりが１０μｍ未満である場合を良好（〇）としている。
【００３３】
【表１】
2005044951.tif 000003
【００３４】
すなわち、表１で示した複数のセラミックペーストのうち、試料１〜９のそれぞれは本発明の要件、つまり、スクリーン印刷時のズリ速度が１０ｓ−１のときの粘度が５〜５０Ｐａ・ｓであり、かつ、ズリ速度が１０００ｓ−１のときの粘度が０．２〜５０Ｐａ・ｓであるという要件を満たしている。そして、これらの試料１〜９を用いて形成されたセラミックパターンでは、表面粗さ、カスレ、ニジミのいずれについての評価結果も良好となっている。そこで、本実施の形態に係る積層チップインダクタであれば、導体電極層が断線や座屈、はみ出しを起こすことなく、電気的特性の安定したインダクタを得ることができる。
【００３５】
これに対し、本発明の要件を満たしていない試料１０〜１８のセラミックペーストを用いて形成されたセラミックパターンでは、表面粗さ、カスレ、ニジミのいずれかが不良（×）であることになっている。なお、このとき、試料１２〜１７は本発明の要件の一方のみを満たしているが、これらのセラミックペーストであっても、表面粗さ、カスレ、ニジミのいずれかが不良（×）となることが分かる。
【００３６】
従って、本実施の形態で説明しているように、スクリーン印刷時のズリ速度が１０ｓ−１のときはセラミックペーストの粘度が５〜５０Ｐａ・ｓであり、かつ、ズリ速度が１０００ｓ−１のときはセラミックペーストの粘度が０．２〜５０Ｐａ・ｓであるようにしておけば、このセラミックペーストを用いて形成されたセラミックパターン３の形成状態が良好となり、セラミックパターン３にニジミやカスレは発生しないことが明らかである。
【００３７】
なお、本実施の形態に係る製造方法の適用範囲が、積層チップインダクタのみに限定されないことは勿論である。すなわち、インダクタに限られず、コンデンサやバリスタ、あるいは、サーミスタ等のような積層セラミック電子部品全般に対して本発明を適用することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法では、補助層となるセラミックパターンを形成するために印刷されるセラミックペーストの粘度をズリ速度が１０ｓ−１のときは５〜５０Ｐａ・ｓであり、かつ、ズリ速度が１０００ｓ−１のときは０．２〜５０Ｐａ・ｓであるとしている。従って、このセラミックペーストを用いて形成されたセラミックパターンには、ニジミやカスレが発生せず、その表面粗さが良好となる。その結果、本発明に係る製造方法によれば、補助層となるセラミックパターンにニジミやカスレが発生するのを防止し、導体電極層が断線や座屈、はみ出しを起こすことなく、電気的特性の安定した積層セラミック電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る積層チップインダクタとなる未焼成状態の積層体を分解して示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係るセラミックグリーンシートに対するペースト印刷状態の一例を示す説明図である。
【図３】本実施の形態に係るセラミックグリーンシートに対するペースト印刷状態の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１    セラミックグリーンシート
２    導体パターン
３    セラミックパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005044951.tif 000006