(57)【要約】 【課題】  フィルムを剥離してグリーンシートを積層する工程に起因し積層体のビア電極に空隙が生じて導通不良が発生するのを抑えることが出来る積層型セラミック電子部品の製造方法を提供すること。【解決手段】  フィルム１上に形成されたグリーンシート２に、フィルム１は貫通せずグリーンシート２のみ貫通するスルーホール４を設け、このスルーホール４にスクリーン印刷法でビア電極導体ペースト６を充填し、次にグリーンシート２上へ導体ペーストで配線電極パターン１０を印刷し、しかる後、グリーンシート２を２層以上積層し、層間で電気的に導通する構造の積層型セラミック電子部品の製造方法において、第一のグリーンシートの配線電極パターン１０上の第二のグリーンシートのビアに当たる位置に予めビア導通用の補助電極９を形成する工程を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム上に形成されたセラミックグリーンシートに、該セラミックグリーンシートを貫通し前記フィルムは貫通しないスルーホールを設ける工程と、該スルーホールにビア導通用の導体ペーストを充填すると共に表面には配線パターンを印刷した前記セラミックグリーンシートを２層以上積層して層間で電気的に電極を導通させる工程とを含む積層型セラミック電子部品の製造方法において、第一のセラミックグリーンシートの配線パターンを印刷する際、第一のセラミックグリーンシート上での第二のセラミックグリーンシートのビアに当たる位置に予めビア導通用の補助電極を形成する工程を有することを特徴とする積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記補助電極の形成は、ビア導通用の導体ペーストを用いてスクリーン印刷法で行うことを特徴とする、請求項１記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記補助電極の形成は、一つのスクリーンパターンによって、ビア導通用の導体ペーストの充填と同時にスクリーン印刷法で行うことを特徴とする、請求項１記載の積層型セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層圧電アクチュエータ、積層圧電トランス、積層チップインダクタ、積層ＬＣ複合部品、セラミックパッケージ部品等の積層セラミック電子部品の製造方法に関し、特に使用されるセラミックグリーンシー卜間のビア導通用の電極形成に適した積層型セラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミックグリーンシート（以下グリーンシートと略す）を使用して積層圧電アクチュエータ、積層圧電トランス、積層チップインダクタ、積層ＬＣ複合部品、セラミックパッケージ部品等を製造する場合、内部導体配線パターンはグリーンシートを介して接続するため、内部導体パターンが形成されるグリーンシートの一部にはスルーホールを形成し、かつ、前記スルーホールには導体を十分に充填して積層する必要がある。
【０００３】
従来、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に成膜されたグリーンシートに、前記スルーホール加工を行う場合、加工方法として、炭酸ガスレーザー加工機やＵＶ−ＹＡＧレーザー加工機を用い、グリーンシート側からレーザー光を照射してグリーンシートを溶融、気化させてスルーホール直下のフィルム面には貫通せずにレーザー光のエネルギーを調整してスルーホール加工し、後に前記スルーホールヘは導体ペーストをスクリーン印刷法などにより充填してビア導通電極を形成する方法が一般的である。
【０００４】
図５はＰＥＴフィルム上にグリーンシートを成膜したものにスルーホール加工した状態を示す断面図である。すなわち、片面にフィルム１を有するグリーンシート２にレーザー光３を照射することによりスルーホール４が形成される。グリーンシート２に加工されたスルーホール部分直下のフィルム面に凹部５がなるべく形成されないようにレーザー光を調整して加工した状態を示しているが、実際にはレーザー光の熱的な影響でスルーホール４直下に位置するフィルム表面に凹部５が生じる。
【０００５】
図６は図５に示したスルーホールとその直下のフィルム面上の凹部を有するものにビア用導体ペーストをスクリーン印刷により充填形成した状態を示す断面図である。図６に示すように、グリーンシート２のスルーホールにビア電極導体ペースト６が充填されて、スルーホール部分直下のフィルム１の凹部までビア電極導体ペースト６が到達して充填される。
【０００６】
このようにフィルム上の凹部に導体ペーストが充填された状態、すなわち印刷が完了した状態の後、フィルムを有するグリーンシートを、既に積層したグリーンシートに対してグリーンシート同士が対面するように重ねた後にフィルムを剥離するという作業を繰り返しながら積層作業を行う。その際において、片面のフィルムを剥離した時、図７に断面図で示すように（図６とは上下方向が反対）、フィルム１の凹部には導体ペーストが入り込んでおり、フィルム１を剥離したとき、残留ペーストとして残留部７を生じる。このため、スルーホールに充填された導体ペーストのフィルム側の面に空間８が生じる。そして、グリーンシートを積層した時、スルーホールの部分に空間８が存在することにより、接続されるべき電気的な入力、出力の内部の導体パターン間で断線を生じ、積層部品の機能が果たせなくなるという問題点がある。
【０００７】
前記問題点を解決するため、セラミックスルーホール直下のフィルムの加工深さを調節したり（例えば、特許文献１参照）、セラミックのスルーホール直下のフィルム面に予め配線電極パターンを形成する（例えば特許文献２参照）等、積層工程においてフィルムからの剥離の際、充填した導電ペーストの残留を阻止する検討がされている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１による方法では、セラミックスルーホール直下のフィルムの加工深さを調節して、電極ペーストの残留確率をコントロールしているが、実際にはレーザー光のエネルギーばらつきやセラミックの厚みばらつきなどで十分なコントロールが出来ない。またセラミックが薄くなり、それに伴ってフィルムも薄くする場合は適用がなおさら難しくなるという問題点がある。
【０００９】
また、特許文献２による方法では上記と同様にレーザー光のエネルギーばらつきやセラミック厚みばらつきなどで予め形成したスルーホール直下の配線導電パターンが熱溶融、気化してしまい確実なビア導通が出来ないという問題点がある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１４８５７０号公報
【特許文献２】特開２００３−１９７４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上記のような積層した際の断線の問題点に対して、導体パターンを形成したグリーンシートの積層工程でグリーンシートから片面のフィルムを剥離する工程において、スルーホール内に充填されている導体ペースト部分がフィルム側に残留しても良く、ビア電極の導通を確実に確保できる積層型セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、フィルム上に形成されたセラミックグリーンシートに、該セラミックグリーンシートを貫通し前記フィルムは貫通しないスルーホールを設ける工程と、該スルーホールにビア導通用の導体ペーストを充填すると共に表面には配線パターンを印刷した前記セラミックグリーンシートを２層以上積層して層間で電気的に電極を導通させる工程とを含む積層型セラミック電子部品の製造方法において、第一のセラミックグリーンシートの配線パターンを印刷する際、第一のセラミックグリーンシート上での第二のセラミックグリーンシートのビアに当たる位置に予めビア導通用の補助電極を形成する工程を有することを特徴とする積層型セラミック電子部品の製造方法が得られる。
【００１３】
また本発明によれば、前記補助電極の形成は、ビア導通用の導体ペーストを用いてスクリーン印刷法で行うことを特徴とする、積層型セラミック電子部品の製造方法が得られる。
【００１４】
また本発明によれば、前記補助電極の形成は、一つのスクリーンパターンによって、ビア導通用の導体ペーストの充填と同時にスクリーン印刷法で行うことを特徴とする、積層型セラミック電子部品の製造方法が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィルム上に形成されたグリーンシートに、フィルムは貫通せずグリーンシートのみ貫通するスルーホールを設け、このスルーホールにスクリーン印刷法でビア用の導体ペーストを充填し、グリーンシート上へ導体ペーストで配線パターンを印刷し、しかる後、前記グリーンシートを２層以上積層して、層間で電気的に導通する構造の積層型セラミック電子部品の製造方法において、第一のグリーンシートの配線パターン上で第二のグリーンシートのビアに当たる位置に予めビア導通用の補助電極を形成する工程を有することでフィルムを剥離する際に導体ペーストの底部が前記フィルムに残留し積層体内のビア導通用電極に空間を生じても、断線が防止される。その結果、歩留りを向上させることができる。また、ビア導通用の電極形成がコストメリットの高いスクリーン印刷にて行うことで容易に製造が出来、さらに予め形成するビア導通用の補助電極形成がスルーホール充填印刷と同時に行うことで工程を増やさなくても容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態でのスルーホールの形成から積層後にフィルムを剥離するまでの工程を示し、図１（ａ）はレーザー光によりグリーンシートにスルーホールを形成した状況を示す断面図である。１はＰＥＴフィルム上ヘシリコン剥離剤をコーティグ処理したフィルムであり、このフィルム１は２５μｍ〜２００μｍの厚みである。２はグリーンシートであり、誘電体、磁性体や非磁性体等のセラミック粉を樹脂製バインダと溶剤と共に混合し、ドクターブレード法によりフィルム上にシート成型したものである。そのグリーンシートは用途によって５μｍ〜３００μｍの範囲で種々の厚みに形成される。その際はグリーンシート厚みに関連して樹脂フィルムの厚みは設定される。
【００１７】
４はグリーンシート２側から炭酸ガスレーザーよるレーザー光３の照射によりグリーンシート２に加工したスルーホールであり、５はレーザー光の照射によるスルーホール４の加工と同時に、フィルム１のグリーンシート２側の面のスルーホール４の直下の部分に加工されてしまう凹部である。
【００１８】
図１（ｂ）はグリーンシートに導体ペーストを充填して塗布した状態を示す断面図であり、図１（ａ）に示したスルーホール加工したグリーンシート２にスクリーン印刷によってビア電極導体ペースト６をスルーホール４へ充填して塗布した状態を示している。図１（ｂ）に示すように、ビア電極導体ペースト６は、スルーホール４内に充填されるように、メタルマスタの開口径、ペースト粘度、スキージスピード、スキージ角度、スキージ圧力等が、スルーホール４の直径やグリーンシート２の厚み等に関連して設定される。このスルーホールの導電ペースト充填の際、配線パターン上へ積層するときにグリーンシートのビアに当たる位置にもビア導通用の補助電極９を予め形成しておく。補助電極９の形成はスルーホールヘの充填印刷が終了した後、またはスルーホールヘの充填と同時に同一パターンのメタルマスタを用いて実施しても良い。１０は配線電極パターンであり、上下に位置するビア電極の電気的接続の役割をし、同様に配線用ペーストをスクリーン印刷で形成する。
【００１９】
図１（ｃ）は積層工程でグリーンシートからフィルムを剥離した状態を示す断面図であり、図１（ｂ）に示したスルーホール充填済みのグリーンシートに対し、その後の各層の積層工程においてフィルム１を剥離した状態を示している。剥離したフィルム１にビア電極導体ペースト６のフィルムヘの残留部７ができる。従来方法であると、そのまま積層した際はビア導通用電極に空間が発生してしまうが、本発明の方法であれば、予めパターン電極上へ塗布しておいた補助電極９が補ってくれる形となり空間が発生せず、接続が確実となる。
【実施例】
【００２０】
本発明の実施の際には、ＰＥＴフィルム厚み５０μｍ、セラミックシート厚み５０μｍに設定し、試作を行った。セラミックシート作製においては、圧電セラミック粉末（平均粒径０．５μｍ）を１０００ｇ、アクリル系樹脂を８０ｇ、溶剤としてエチルソロソルブ５００ｍｌ、ブチルカルビトール２００ｍｌ、可塑剤としてグリセリン５０ｍｌをホモジナイザーを使用して混合、分散させセラミックスラリーを作製した。そして前記セラミックスラリーをドクターブレード法による成膜装置により、幅２００ｍｍであるロール状の前述したＰＥＴフィルム上ヘグリーンシートを厚み５０μｍに成形した。後に前記グリーンシートを金型刃にて□１５０ｍｍにカットし、次に炭酸ガスレーザー加工機を使用して、前記グリーンシートヘのスルーホール加工を実施した。スルーホールの直径は約５０μｍとなるように、レーザーエネルギー量０．５〜１．０ｍＪ、パルス幅１０〜３０μsec、レーザーのマスク径０．７〜０．９ｍｍを設定した。スルーホール加工パターンは、図２に平面図で示すように、Ａパターンとして０．２ｍｍピッチでＸ方向５個、Ｙ方向５個の格子状パターン（合計２５箇所）に設定した。さらにＢパターンとしてＡパターンの加工位置がＹ方向のみ１００μｍずらした設定にして、それぞれ１０枚作製した。
【００２１】
そして次に加工されたＡ、Ｂパターンのスルーホール２５箇所ヘビア用導体ペーストをそれぞれのパターン位置に開口させたメタルマスタをＣＣＤカメラを用いて位置決めしてからスクリーン印刷して充填した。使用したビア用導電ペーストはＡｇ／Ｐｄ＝７０／３０の重量割合の粉末に対し、エチルセルロース樹脂７ｗｔ％（重量％）、テルピネオール系有機溶剤２３ｗｔ％を三本ロールミルで混合し作製した。
【００２２】
さらに配線パターンとして先に加工したスルーホールパターンＡ、Ｂが１つずつ入るようにＸ方向の１辺が８０μｍ、Ｙ方向の１辺が１５０μｍの矩形パターン２５個のメッシュステンレススクリーンを準備して、配線用導電ペーストを３μｍ厚みに印刷した。使用した配線用導電ペーストはＡｇ／Ｐｄ＝７０／３０の重量割合の粉末に対し、エチルセルロース樹脂７ｗｔ％、共剤として圧電セラミック粉末７ｗｔ％、テルピネオール系有機溶剤３０ｗｔ％を三本ロールミルで混合して作製した。その後、スルーホールをＡパターンで加工したシートにはＢパターンのメタルマスクにて積層の際、ビアに相当する位置にビア用導電ペーストを印刷し、Ｂパターンでスルーホール加工したシートには同様にＡパターンの位置にビア用導電ペーストを印刷して図３の断面図のような電極印刷位置構成にした。そして図１（ｃ）の様にグリーンシート熱圧着し、フィルムからグリーンシートを剥離して積層を１０回繰り返し、図４に断面図で示した電極構造の積層体を作製した。
【００２３】
そしてスルーホール全体が全部入るように積層体をダイシングソーにてカットし、４００℃、３時間の熱処理をして有機成分を除去し、１２００℃、２時間焼成を行った。そして焼成を終えた積層体の表裏のビア電極に電圧を印加し、電気的接続を確認した。導通がとれたものはショート（ＳＨ）、導通がとれていないものはオープン（ＯＰ）とした。比較例として従来方法で作製した積層体についても試作した。そのデータを比較例と共に表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１から明らかなように、本発明法による製造方法ではオープン不良箇所がなく、従来方法に比較して、優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態でのスルーホールの形成から積層後にフィルムを剥離するまでの工程を示し、図１（ａ）はレーザー光によりグリーンシートにスルーホールを形成した状況を示す断面図、  図１（ｂ）グリーンシートに導体ペーストを充填して塗布した状態を示す断面図、図１（ｃ）は積層工程でグリーンシートからフィルムを剥離した状態を示す断面図。
【図２】実施例のスルーホール加工パターンを示す平面図。
【図３】実施例の電極の印刷位置構成を示した断面図。
【図４】実施例における積層体の電極構造を示した断面図。
【図５】グリーンシートのスルーホール加工方法を示す断面図。
【図６】スルーホールとその直下のフィルム面上の凹部を有するものにビア用導体ペーストを充填形成した状態を示す断面図。
【図７】従来方法による積層体の断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１    フィルム 
２    グリーンシート
３    レーザー光
４    スルーホール
５    凹部
６    ビア電極導体ペースト
７    残留部
８    空間
９    補助電極    
１０    配線電極パターン
【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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