(57)【要約】【課題】焼成時の異種材料のセラミックグリーンシート間におけるクラックや剥離の発生をなくして、信頼性の高い積層セラミック複合部品を低コストに製造することができる製造方法を提供する。【解決手段】第１の材料からなる複数のセラミックグリーンシート１１と第２の材料からなる複数のセラミックグリーンシート１５を積層して、チップに分割後焼成して形成する積層セラミック複合部品の製造方法であって、第１の材料からなる複数のセラミックグリーンシート１１と第２の材料からなる複数のセラミックグリーンシート１５との境界面に、片面が前記第１の材料からなり他の片面が第２の材料からなる複層のセラミックグリーンシート２３（２１，２２）をそれぞれの面が同一材料となるように配置し、これらのセラミックグリーンシート１１，２３，１５を積層して、チップに分割後焼成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料からなる複数のセラミックグリーンシートと第２の材料からなる複数のセラミックグリーンシートを積層して、チップに分割後焼成して形成する積層セラミック複合部品の製造方法であって、
前記第１の材料からなる複数のセラミックグリーンシートと第２の材料からなる複数のセラミックグリーンシートとの境界面に、片面が前記第１の材料からなり他の片面が前記第２の材料からなる複層のセラミックグリーンシートをそれぞれの面が同一材料となるように配置し、これらのセラミックグリーンシートを積層して、チップに分割後焼成することを特徴とする積層セラミック複合部品の製造方法。
【請求項２】
前記複層のセラミックグリーンシートは、第１の材料のスラリを層状に成形して乾燥させた後に、該第１の材料上に第２の材料のスラリを層状に成形して乾燥させて形成することを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック複合部品の製造方法。
【請求項３】
前記複層のセラミックグリーンシートは、第１の材料のスラリを乾燥させたときの成形層の算術平均粗さＲａを０．１５μｍ以上かつ０．５μｍ以下にすることを特徴とする請求項２に記載の積層セラミック複合部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層セラミック複合部品の製造方法に係り、特に、異なる材料からなるセラミックグリーンシート群を積層し、これを焼成して一体化した積層セラミック複合部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高機能化が急速に進んでいる。電子機器の小型化で電子部品の実装可能なスペースが減っている中で、電子部品に対して高性能・高機能のものが要求され、電子部品の複合化が進みつつある。
【０００３】
これら複合部品の一例として、特許文献１に示されている積層ＬＣフィルタ部品がある。これは、セラミックグリーンシートを積層し、これをチップに分割後焼成し、一体化したインダクタとコンデンサによって得られるＬＣ複合フィルタである。フェライトなどの磁性体のグリーンシートに銀（Ａｇ）などの導電体を用いてインダクタ用回路を印刷し、チタン酸バリウムなどの誘電体グリーンシートに銀などの導電体を用いてコンデンサ用回路を印刷して、これらのセラミックグリーンシートを積層することによって所望の立体構造を得て、フィルタ特性を有する複合部品ができる。
【０００４】
従来、これら複合部品は、次のような方法で製造される。まず材料ごとに区別することなく、一つの金型を用いて、導電体パターン等を形成したセラミックグリーンシートを積層し、所定の圧力で静水圧プレスを行い積層体を作成する。この積層体をダイシングソーなどで切断して、チップに分割して焼成していた。
【０００５】
しかしながら、焼成時に磁性体グリーンシートが誘電体グリーンシートに比して大きく収縮する。このため、分割焼成後のチップ内にクラックのあるチップや異種材料界面に剥離のあるチップや反りのあるチップが製造されるという問題点があった。
【０００６】
このような不具合を防止するために、熱膨張率を段階的に変化させた複数種の中間材料毎のセラミックグリーンシートを複数枚作製して、所望の特性を発現させるセラミックグリーンシート群間に挟み込むことにより、焼成時に応力の集中が発生しないようにする積層セラミック複合部品の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−２１５９８５号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０３０６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような文献２に記載の積層セラミック複合部品の製造方法にあっては、所望の特性を発現させるセラミックグリーンシート群間に挟み込む複数枚の中間材料シートは、その特性に寄与しないことから、チップ化する場合にはチップ体積の削減の妨げになってしまう。また、その中間材料シートは、複数種の中間材料毎にシート成形する必要があり、手間が掛かってコスト高になってしまう。
【０００９】
ここで、中間材料シートを用いずに、異種材料間の界面にガラス成分を拡散させて機械的強度を向上させることも考えられるが、材料が限定されてしまって汎用性に劣り、根本的な解決にはならない。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、焼成時の異種材料のセラミックグリーンシート間におけるクラックや剥離の発生をなくして、信頼性の高い積層セラミック複合部品を低コストに製造することができる製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の積層セラミック複合部品の製造方法は、第１の材料からなる複数のセラミックグリーンシートと第２の材料からなる複数のセラミックグリーンシートを積層して、チップに分割後焼成して形成する積層セラミック複合部品の製造方法であって、前記第１の材料からなる複数のセラミックグリーンシートと第２の材料からなる複数のセラミックグリーンシートとの境界面に、片面が前記第１の材料からなり他の片面が前記第２の材料からなる複層のセラミックグリーンシートをそれぞれの面が同一材料となるように配置し、これらのセラミックグリーンシートを積層して、チップに分割後焼成することを特徴としている。
【００１２】
ここで、セラミックグリーンシートは、第１の材料のスラリを層状に成形して乾燥させた後に、該第１の材料上に第２の材料のスラリを層状に成形して乾燥させて形成することが好ましい。このとき、この複層のセラミックグリーンシートでは、第１の材料の成形層に形成される空隙に、第２の材料が入り込んだ状態でグリーンシートが成形されることになり、同一グリーンシート内の境界面で厚さ方向に組成が混合して明確な界面が形成されない。
【００１３】
そして、複層のセラミックグリーンシートの第１の材料側には、第１の材料からなるセラミックグリーンシート群が積層される一方、複層のセラミックグリーンシートの第２の材料側には、第２の材料からなるセラミックグリーンシート群が積層される。このため、複層のセラミックグリーンシートが第１の材料のセラミックグリーンシート群と第２の材料のセラミックグリーンシート群との間に挟み込まれるサンドイッチ構造に積層された後に、後工程において、脱バインダ処理や焼成が行われて積層セラミック複合部品が製造される。
【００１４】
したがって、複層のセラミックグリーンシートにおいては明確な界面が存在せず、熱膨張係数の差によって脱バインダ時に生じる応力が界面に集中してしまうことをなくすことができ、脱バインダ・焼成工程においてクラックや剥離の発生を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の前記複層のセラミックグリーンシートは、その第１の材料のスラリを乾燥させたときの成形層の算術平均粗さＲａを０．１５μｍ以上かつ０．５μｍ以下にすることが好ましい。これにより、片面が第１の材料からなり他の片面が第２の材料からなる複層のセラミックグリーンシートを境界面に相互の材料が入り込んだ状態で形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１乃至図３（ａ）は本発明に係る積層セラミック複合部品の製造方法の一実施形態を示す図である。
【００１７】
図１において、ＬＣ複合フィルタ１０は、インダクタとコンデンサを複合化した複合チップ部品（積層セラミック複合部品）であり、この複合チップ部品１０は、チタン酸バリウムなどの誘電体層（セラミックシート）１１に銀などの導電体１２を備えたコンデンサ部１３と、フェライトなどの磁性体層（セラミックシート）１５に銀などの導電体１６を備えたインダクタ部１７とを備えている。このコンデンサ部１３およびインダクタ部１７は、それぞれ単層のセラミックシートが積層されて構成されていて、片面に誘電体層２１および他の片面に磁性体層２２を備えた複層のセラミックシート２３により一体に接合された構造となっている。
【００１８】
この複合チップ部品１０は、誘電体層１１用のセラミックグリーンシートや磁性体層１５用のセラミックグリーンシートにビアホールを設け、銀などの導電体１２，１６用の銀ペースト等を印刷する単層グリーンシート作製工程と、片面が誘電体材料からなり他の片面が磁性体材料からなる複層のセラミックグリーンシートを作製する工程と、これらの各セラミックグリーンシートを積層して圧着し積層体を形成する工程と、を含む製造工程により製造される。
【００１９】
以降の工程においては、従来技術と同様に、積層・圧着したグリーンシートの積層体を切断してチップに分割後、脱バインダと焼成を行う脱バインダ・焼成工程と、焼成品の外部電極を形成する工程等を経て製品が製造される。
【００２０】
まず、単層グリーンシートの作製工程では、セラミック粉末をブチラール系やアクリル系などの樹脂と、トルエンやエタノールなどの有機溶剤と、フタル酸エステル等の可塑材などとをボールミルなどで分散・混合して誘電体セラミックスラリを作製する。次いで、ドクターブレード装置等を用いて所定の厚さにコンデンサ用の誘電体グリーンシートを成形・準備する。次いで、誘電体グリーンシートに、パンチング等によりビアホール等を形成後、銀ペーストのスクリーン印刷等により所定の導体パターンを形成する。この導体パターンはビアホールを介して各グリーンシート間で相互に接続され、焼成後にコンデンサ導体、あるいは配線導体となる。
【００２１】
また、インダクタ用の磁性体グリーンシートも同様に、フェライトなどの磁性体セラミック粉末を用いて磁性体セラミックスラリを作製して成形・準備する。次いで、磁性体グリーンシートに、パンチング等によりビアホール等を形成後、銀ペーストのスクリーン印刷等により所定の導体パターンを形成する。この導体パターンはビアホールを介して各グリーンシート間で相互に接続され、焼成後にインダクタ導体、あるいは配線導体となる。
【００２２】
次に、複層グリーンシート作製工程では、図２に示すように、単層グリーンシート作製工程と同様に、チタン酸バリウムなどの誘電体セラミック粉末を用いて誘電体セラミックスラリ４２を作製してドクターブレード装置４０の第１のスラリダム４１内に投入する。そして、フェライトなどの磁性体セラミック粉末を用いて磁性体セラミックスラリ４４を作製してドクターブレード装置４０の第２のスラリダム４３内に投入する。そして、フィルム支持板３１にセットしたＰＥＴフィルム３２を図中矢印方向に相対移動させてスラリダム４１下、乾燥ゾーン４５内、スラリダム４３下、乾燥ゾーン４６内を順次に通過させる。
【００２３】
このとき、そのＰＥＴフィルム３２上には、スラリダム４１の下流側４１ａとＰＥＴフィルム３２との間の隙間分の厚さに誘電体セラミックスラリ４２が層状に成形された後に、乾燥ゾーン４５内で乾燥される。この後には、その乾燥された誘電体セラミックスラリ４２´上にも、同様にスラリダム４３の下流側４３ａとその乾燥スラリ４２´との間の隙間分の厚さに磁性体セラミックスラリ４４が層状に成形された後に、乾燥ゾーン４６内で乾燥される。これにより、乾燥された誘電体セラミックスラリ４２の成形層および磁性体セラミックスラリ４４の成形層２２を重ねた複層グリーンシート２３がＰＥＴフィルム３２上に成形される。
【００２４】
なお、この複層グリーンシート作製工程は、必ずしもドクターブレード装置４０で連続的に誘電体成形層２１および磁性体成形層２２を重ねる必要はなく、ドクターブレード装置４０を単独で用いて順次に塗布・成形・乾燥して作製してもよいことはいうまでもない。
【００２５】
ここで、複層グリーンシート２３における誘電体成形層２１および磁性体成形層２２の良好な接着・接合強度を得るには、下地となる誘電体成形層２１の表面粗さや空孔（空隙）の存在が重要となる。誘電体成形層２１の表面粗さは、セラミック粉末の粒径や、乾燥ゾーン４５における乾燥速度等の温度条件などによって調整することができ、その空孔は、セラミック粉末の粒径の他に、乾燥ゾーン４５で揮発する有機溶剤の割合によっても調整することができる。表面粗さや空孔が小さすぎる場合には、誘電体成形層２２内部に磁性体セラミックスラリ４４が入り込むことができず、逆に、表面粗さや空孔が大きすぎる場合には、誘電体成形層２２内に磁性体セラミックスラリ４４が入り込みすぎて乾燥ムラが生じやすく、良好な接着状態を得ることができない。
【００２６】
このことから、誘電体成形層２２は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４によって定義される算術表面粗さＲａで、０．１５μｍ以上かつ０．５μｍ以下となるように調整する。この算術表面粗さＲａは、さらに、０．２μｍ以上かつ０．４μｍ以下となるように調整するのがより好ましい。また、誘電体成形層２２の空孔の大きさ（平均）は、誘電体セラミック粉末の平均粒径以上となるように調整するのが好ましい。ここで、算術平均粗さＲａとは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に定義されて、次式により算出されるものである。
【数１】
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【００２７】
このように作製されることにより、複層グリーンシート４７は、誘電体成形層２１内部に磁性体成形層２２が入り込んで、同一シート内で厚さ方向に誘電体材料と磁性体材料の組成が傾斜する状態とすることができ、セラミック粉末間に明確な界面が形成されないように、誘電体成形層２１と磁性体成形層２２とが接合された状態に作製することができる。
【００２８】
なお、このようにして作製された、誘電体グリーンシート３６、磁性体グリーンシート３７、および複層グリーンシート２３は、仮積層・圧着工程などの後工程に受け渡す前に、ＰＥＴフィルム３２を剥がした後に、所定の寸法に打ち抜くとともに、積層時にインダクタ回路やコンデンサ回路を構成することができるように、ビアホールを形成して、銀などの導電材料のペーストを用いてビアホールを埋め込み、必要に応じて導体回路パターンを形成する。
【００２９】
次に、仮積層・圧着以降の工程について、図３を参照して説明する。なお、図３（ａ）は本発明の実施例を示し、図３（ｂ）は比較例として従来例を示す。
【００３０】
図３（ａ）に示すように、仮積層の工程では、磁性体グリーンシート１５，１５，１５を順次仮積層し、次に片面が誘電体材料からなり他の片面が磁性体材料からなる複層のセラミックグリーンシート２３を仮積層し、さらに誘電体グリーンシート１１，１１，１１を順次仮積層する。これに対し従来例では、磁性体グリーンシート１５，１５，１５を順次仮積層し、次に誘電体グリーンシート１１，１１，１１を順次仮積層する。従って、本発明は、片面が誘電体材料からなり他の片面が磁性体材料からなる複層のセラミックグリーンシート２３を誘電体グリーンシート群と磁性体グリーンシート群との間に挿入するという点においてのみ、従来技術と相違する。
【００３１】
次に、静水圧プレス等により仮積層した積層ブロック体を形成する。従って、本発明の実施例においては、誘電体グリーンシート群１１と、磁性体グリーンシート群１５とが、複層グリーンシート２３を夾んで一体的に積層された積層ブロック体が形成される。比較例においては、誘電体グリーンシート群１１と、磁性体グリーンシート群１５とが一体的に積層された積層ブロック体が形成される。なお、上記例では誘電体グリーンシートと磁性体グリーンシートとは、それぞれ３枚ずつ示しているが、実際にはより多数のグリーンシートが積層される。
【００３２】
このとき、複層グリーンシート２３では、誘電体成形層２１と磁性体成形層２２が明確な界面を形成されることなく接合されている。これにより、後工程における脱バインダ・焼成工程において、セラミック粉末の熱膨張係数の差によって脱バインダ時に生じる応力がその境界（界面）ｄに集中してしまうことをなくすことができ、その界面ｄにクラックｃや剥離ｅが発生することを回避することができる。
【００３３】
この後には、成形するために混合した樹脂を燃焼させる脱バインダ処理が行われ、この脱バインダ処理の後にセラミック材料粉末を焼結させてセラミック焼結体を形成する焼成工程が行われる。これにより、セラミックグリーンシートはセラミック焼結体となり、導体ペーストパターンは金属導電体となり、コンデンサ部１３とインダクタ部１７とが形成される。さらに、外部電極が形成され、積層セラミック複合部品１０として完成する。その後、焼成後のクラックｃなどの有無や、コンデンサ部１３とインダクタ部１７の機能などを検査する製品検査が行われる。
【００３４】
このように製造される積層セラミック複合部品は、焼成工程の前工程である脱バインダ工程において、成形するために混合した樹脂が焼失することから、最も機械的強度が弱くなる。このため、比較例に示すように、異なる材料１１，１５を単に接合してなる積層セラミック複合部品では、材料毎に熱膨張率が異なるために、脱バインダ工程における材料の境界（界面）ｄに応力の集中が発生してクラックｃが入ったり、剥離ｅが生じやすい。これに対して、本発明の実施例では、上述した複層セラミックグリーンシートを異種材料１１，１５間に挟み込むことで、脱バインダ・焼成工程において、セラミック粉末の熱膨張係数の差によって脱バインダ時に生じる応力がその境界（界面）ｄに集中してしまうことをなくすことができ、その界面ｄにクラックｃや剥離ｅが発生することを回避することができる。
【００３５】
次に、この複合チップ部品１０の具体例を説明する。まず、具体例１としては、ＣａＴｉＯ３とガラスを主成分とする誘電体セラミック粉末（平均粒径０．９μｍ）と、エタノール、トルエン、ポリビニルブチラール、およびフタル酸ジオクチルからなる混合ビヒクルと、をボールミルにより混合・分散させて誘電体セラミックスラリを作製し、その誘電体セラミックスラリをドクターブレード装置に投入してＰＥＴフィルム上に厚さ３０μｍのシート状の誘電体グリーンシートを成形・準備する。同様に、ＮｉＺｎＣｕ系フェライト粉からなる磁性体セラミック粉末（平均粒径０．６μｍ）の磁性体セラミックスラリを作製し、厚さ２８μｍの磁性体グリーンシートを成形・準備する。
【００３６】
また、これらセラミックスラリをドクターブレード装置に投入して、ＰＥＴフィルム上に厚さ１５μｍの誘電体成形層を成形した後に、この誘電体成形層上に磁性体成形層を重ねて成形して、厚さ３０μｍの複層グリーンシートを成形・準備する。なお、このときの誘電体成形層の算術表面粗さＲａは０．２５４μｍであった。
【００３７】
次いで、すべてのグリーンシートについて２００ｍｍ角に切断した後に、ＥＭＣフィルタ回路を構成するように、各グリーンシートに穴あけ加工、銀ペーストパターンの印刷を行う。この後に、単層の誘電体グリーンシートのみを１５枚仮積層し、複層グリーンシートの片側の誘電体成形層が単層の誘電体グリーンシートに面接触するように仮積層する。そして、その複層グリーンシートの磁性体形成層の上に、単層の磁性体グリーンシートを１５枚仮積層する。次いで、この仮積層したブロック体に３００Ｋｇｆ／ｃｍ２（２９．４ＭＰａ）の力の静水圧プレスを行って積層圧着し、ダイシングにより３．２ｍｍ角に切断しチップに分割した後、脱バインダ・焼成工程を行う。
【００３８】
このような積層セラミック複合部品の製造方法の具体例１の場合には、界面ｄにクラックｃや剥離ｅが発生することなく、複合チップ部品１０を作製することができた。
【００３９】
また、上記の具体例１の複層グリーンシートにおける誘電体成形層の算術表面粗さＲａが０．１６μｍであった場合（具体例２）にも、同様に、界面ｄにクラックｃや剥離ｅが発生することなく、複合チップ部品１０を作製することができた。
【００４０】
さらに、上記の具体例１の複層グリーンシートにおける誘電体成形層の算術表面粗さＲａが０．４８μｍであった場合（具体例３）にも、同様に、界面ｄにクラックｃや剥離ｅが発生することなく、複合チップ部品１０を作製することができた。
【００４１】
これに対して、上記の具体例１における複層グリーンシートを用いることなく、異種材料からは積層ブロック体を作製してチップに分割し焼成した場合（比較例１）には、誘電体セラミックシートと磁性体セラミックシートの材料間の界面で剥離が認められた。
【００４２】
また、上記の具体例１の複層グリーンシートにおける誘電体成形層の算術表面粗さＲａが０．１２μｍと上記の好適な範囲（０．１５μｍ以上かつ０．５μｍ以下）から外れた場合（比較例２）にも、複層グリーンシートの誘電体成形層と磁性体成形層の界面で剥離が認められた。
【００４３】
さらに、上記の具体例１の複層グリーンシートにおける誘電体成形層の算術表面粗さＲａが０．６３μｍと上記の好適な範囲から外れた場合（比較例３）にも、複層グリーンシートの誘電体成形層と磁性体成形層の界面で剥離が認められるとともに、その界面近くの誘電体は良好な焼結状態が得られなかった。
【００４４】
なお、上記実施形態では誘電体セラミックグリーンシート群と磁性体セラミックグリーンシート群の２群を複層グリーンシートを介して積層する例について述べたが、例えば、誘電体、磁性体、誘電体、と３群以上積層するようにしても勿論よい。また、誘電体と磁性体の組み合わせに限らず、例えば抵抗素子用の中性のセラミック材料と組み合わせるようにしても勿論よい。
【００４５】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、異種材料のセラミックグリーンシートを高い機械的強度で積層・接合させた積層セラミック複合部品を容易かつ低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層セラミック複合部品の製造方法の一実施形態を示す図であり、その積層セラミック複合部品を示す構造図である。
【図２】複層セラミックグリーンシートの製造工程を示す図である。
【図３】仮積層以降の工程を、（ａ）本発明の実施例と、（ｂ）比較例としての従来例を対比して示した図である。
【符号の説明】
１０    複合チップ部品（ＬＣ複合フィルタ）
１１    誘電体グリーンシート
１２，１６    導電体
１３    コンデンサ部
１５    磁性体グリーンシート
１７    インダクタ部
２１    誘電体層（成形層）
２２    磁性体層（成形層）
２３    複層グリーンシート
３１    フィルム支持板
３２    ＰＥＴフィルム
４０    ドクターブレード装置
４２    誘電体セラミックスラリ
４４    磁性体セラミックスラリ
【図１】
2005005408.tif 000004
【図２】
2005005408.tif 000005
【図３】
2005005408.tif 000006