(57)【要約】【課題】積層体のセラミックシート間、またはセラミックシートと内部電極間の接着性を向上し、内部構造欠陥が少なく、耐湿試験における劣化を抑制したセラミック電子部品を提供することを目的とする。【解決手段】セラミックシートと導電体層を交互に積層して積層体を形成する際に、積層を減圧下で行うことにより、セラミックシートと導電体層間の空気や気泡を除去し、積層体の接着強度を高めてデラミネーションなどの内部構造欠陥がなく信頼性の高いセラミック電子部品を得る。【選択図】図２
2005310870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセラミック成分と１種または２種以上の有機物を含むセラミックシートを作製する第１の工程と、第２の支持体上に所定のパターン形状に導電体層を形成する第２の工程と、第３の支持体上に前記導電体層パターンに対応する部分以外の部分にセラミック層を形成する第３の工程と、前記セラミックシートと導電体層と導電体層に対応する部分以外の部分に形成したセラミック層とを順次減圧下で転写積層する第４の工程と、その後焼成する第５の工程とを有するセラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
少なくともセラミック成分と１種または２種以上のポリエチレンを含むセラミックシートを作製する第１の工程と、前記セラミックシート上に所定のパターン形状に導電体層を形成する第２の工程と、第１の支持体上に前記導電体層パターン形成部分以外の部分に対応するようにセラミック層を形成する第３の工程と、前記導電体層を形成したセラミックシートと導電体層形成部分以外の部分に対応するように形成したセラミック層とを順次減圧下で転写積層する第４の工程と、その後焼成する第５の工程とを有するセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
第１の支持体上に少なくともセラミック成分と１種または２種以上の有機物とを含むセラミックシートを形成する第１の工程と、第２の支持体上に所定のパターン形状に導電体層を形成する第２の工程と、前記セラミックシート上に前記導電体層パターン形成部分以外の部分に対応するようにセラミック層を形成する第３の工程と、前記セラミック層を形成したセラミックシートと導電体層とを順次減圧下で転写積層する第４の工程と、その後焼成する第５の工程とを有するセラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
第１の支持体上に少なくともセラミック成分と１種または２種以上の有機物を含むセラミックシートを形成する第１の工程と、前記セラミックシート上に所定のパターン形状に導電体層を形成する第２の工程と、前記セラミックシート上に前記導電体層パターンが形成された部分以外の部分にセラミック層を形成する第３の工程と、前記導電体層とセラミック層を形成したセラミックシートを減圧下で所定の回数積層する第４の工程と、その後焼成する第５の工程とを有するセラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
第４の工程において、転写積層時に加圧する加圧面の材料に弾性体を使用する請求項１から４のいずれかに記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
第４の工程において、転写積層時の減圧は０．００１ＭＰａ〜０．０１ＭＰａの圧力下において５秒以下（０秒を含まず）減圧するものである請求項１から４のいずれかに記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
第４の工程において、転写積層時に加圧状態でリークした後に加圧面を解放する請求項１から４のいずれかに記載の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、例えば積層セラミックコンデンサ等の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】
図８は、セラミック電子部品の一つである積層セラミックコンデンサ２１の一部切欠斜視図であり、誘電体層２２と内部電極２３とが交互に積層されて積層体を構成し、内部電極２３はその端部が積層体の対向する両端面に交互に露出するように積層され、積層体の両端面に形成された一対の外部電極２４に交互に接続されている。
【０００３】
以下にこのような構造を持つ積層セラミックコンデンサの従来の製造方法について説明する。まず、誘電体層２２となるチタン酸バリウムを主成分とする誘電体粉末に有機物を添加して作製したセラミックシート上に、印刷法により内部電極２３となる金属ペーストを所望の形状に印刷する。次にこの金属ペーストを印刷したセラミックシートを複数枚準備し、導電体層がセラミックシートを挟んで交互に対向するように複数枚、加圧、加熱により積層して積層体を得る。その後、この積層体を減圧下で処理して気泡を除去した後、焼成して焼結体を得て、この焼結体の導電体層が露出した両端面に外部電極２４を形成していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１１−２７７５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記従来の方法で積層終了後の積層体を減圧下で処理しても、１００層を超えるような積層体を加圧により作製する場合には、積層時にセラミックシート間またはセラミックシートと内部電極間に取り込まれた気泡や空気が残存し、十分除去できないためセラミックシート間などの接着性が十分に得られず、また残存した気泡により内部構造欠陥が生じやすいという課題を有していた。
【０００６】
さらに、転写積層においては、接着性を高めたセラミックシートや内部電極を加熱、加圧下で転写するために、さらに積層時に取り込まれた気泡が抜けにくく、これが焼成後の内部構造欠陥につながるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、減圧下で転写積層を行うことにより、転写積層時に発生するセラミックシートと導電体層との間に存在する空気を取り除き、積層体の接着強度を高めることにより、デラミネーションなどの構造欠陥が発生せず、信頼性の劣化の少ない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するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
本発明は、特に、セラミックシートと導電体層を交互に積層して積層体を形成する際に、積層を減圧下で行うことによりセラミックシートと導電体層間の空気や気泡を除去し、積層体の接着強度を高め、デラミネーションなどの内部構造欠陥がなく信頼性の高いセラミック電子部品を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセラミック電子部品は、セラミックシートと導電体層、あるいは導電体層を形成した部分以外の部分に形成したセラミック層を積層して積層体を形成する際に、積層を減圧下で行うことによりセラミックシート間、セラミックシートと導電体層間などの残存空気を除去し、欠陥のない積層体を得ることができるものであり、大容量積層セラミックコンデンサなどに有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、積層セラミックコンデンサを例に図面を参照しながら本発明の特に請求項１〜７に記載の発明について説明する。
【００１２】
図１〜図３は本実施の形態１における積層セラミックコンデンサの積層工程を示す断面図である。
【００１３】
また図８は一般的な積層セラミックコンデンサ２１の一部切欠斜視図であり、誘電体層２２と内部電極２３とが交互に積層されて積層体を構成し、内部電極２３はその端面が積層体の対向する両端面に交互に露出するように積層されており、積層体の両端面に形成された一対の外部電極２４に交互に接続されている。
【００１４】
上記の積層について、以下に詳しく説明する。
【００１５】
まず、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉体と、アクリル樹脂またはポリビニルブチラール樹脂とジブチルフタレートを含むセラミックスラリーを準備し、このスラリーをドクターブレード法にてポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴフィルムと称する）などからなる支持体１の上に塗工し、厚みが３〜５μｍのセラミックシート２を作製する。
【００１６】
これとは別に、ニッケル粉末を主成分とし、アクリル樹脂またはポリビニルブチラール樹脂及びジブチルフタレート、酢酸ブチルからなるペーストを準備し、ＰＥＴフィルムからなる支持体３の上にスクリーン印刷などの方法にて所定のパターン形状に導電体層４を形成する。
【００１７】
また、別途チタン酸バリウムを主成分とし、アクリル樹脂またはポリビニルブチラール樹脂及びジブチルフタレートを含むセラミックスラリーを準備し、ＰＥＴフィルムからなる支持体５の上にスクリーン印刷にて導電体層４が形成される部分以外の部分、即ち導電体層の非形成部分に対応するパターン形状を持つセラミック層６を形成する。
【００１８】
図１〜図３に転写積層の様子を示す。転写の条件としては、加圧力１０ＭＰａ〜２０ＭＰａで、導電体層４に含まれるバインダおよび可塑剤が軟化する温度８０℃〜１４０℃で、減圧度０．０１Ｐａの真空槽内で転写を行う。
【００１９】
転写の手順としては、図１に示すように、減圧した真空槽内（図示せず）で、まず支持体１上に形成したセラミックシート２と、支持体３上にパターン形状に形成した導電体層４とが対向するように重ね合わせ上加圧型７と下加圧型８の間で矢印の一軸方向に加圧した後、支持体３を剥離して導電体層４をセラミックシート２に転写する。
【００２０】
次に、図２に示すように、導電体層４を転写したセラミックシート２と、支持体５上に形成したセラミック層６とが対向するように重ね合わせて上加圧型７と下加圧型８の間で矢印の一軸方向に加圧した後、支持体５を剥離して、セラミックシート２上に導電体層４と、導電体層４が形成されていない部分に転写されたセラミック層６を備えた、導電体層とセラミック層付きのセラミックシートを得る。
【００２１】
上記の転写の手順を所望の回数繰り返して図３に示したような積層体９を作製する。
【００２２】
積層体９において、１０は導電体層を含まない上保護層、１１は下保護層である。
【００２３】
本実施の形態１においては、セラミックシート２を１００枚、導電体層４を１０１枚、セラミック層１００枚を交互に順次、転写積層して積層体を作製した。
【００２４】
転写積層の際の減圧は、加圧前に瞬時に減圧し、セラミックシート２、導電体層４、セラミック層６の内部の空気を除去しながら加圧し、加圧力を保持したままで減圧度を下げてリークと、リーク後に加圧力を開放した。
【００２５】
これは、加圧力を開放する前にリークした場合、上加圧型に密着した支持体３（または支持体５）とともに導電体層４（またはセラミック層６）が引っ張られ、転写が不完全になることを防止するためである。
【００２６】
転写積層の真空度は、実施の形態１では０．０１Ｐａとしたが、例えば０．０３ＭＰａ以下、好ましくは０．０１ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．００５ＭＰａ以下であるが、シートの厚みや積層数などによって区別し、十分空気が除去され、かつ短時間で積層できる条件を選択することが重要である。
【００２７】
０．００１ＭＰａよりも高い減圧度で減圧した場合や、長時間にわたって減圧する場合にはコスト高になるばかりかセラミックシート内の可塑剤などが飛散し、接着性が低下するため転写がうまく行われず、構造欠陥を起こす可能性がある。
【００２８】
所定の回数転写積層を行い積層体を形成した後、所定の寸法を持つ個片に切断し、積層グリーンチップを得る。
【００２９】
また、上記転写積層時に減圧を行わずに積層体を作製して従来方法による比較例とした。
【００３０】
次に、この積層グリーンチップをニッケルが過度に酸化しないように３００℃〜５００℃で脱脂した後、窒素、水素の混合ガス中で１２００〜１３００℃で焼成する。焼成することにより、セラミックシート２およびセラミック層６はセラミック誘電体層２２として、導電体層４は内部電極２３として機能することになる。
【００３１】
この焼結体の内部電極２３が露出した両端面に銅よりなる外部電極２４を焼付けにより形成し、さらにその上にニッケル、スズメッキを施し、積層セラミックコンデンサ試料を得る。
【００３２】
このようにして実施の形態１により作製した試料番号１の試料と、従来方法による比較例として作製した試料番号２の、それぞれ１００個についてその断面を観察した結果を（表１）に示す。
【００３３】
（表１）には、また本実施の形態１による試料番号１と比較例の試料番号２の積層セラミックコンデンサについて耐湿試験を実施した結果を示している。耐湿試験としては、各試料１００個ずつを８５℃、相対湿度８５％の雰囲気中で５００Ｈ放置し、試験後の試料に１６Ｖの直流電圧を１分間印加した場合の絶縁抵抗を測定し、１０6Ω以下に劣化したものを耐湿劣化の個数として（表１）に示した。
【００３４】
【表１】
2005310870.tif 000003
【００３５】
（表１）から明らかなように、比較例の試料番号２ではデラミネーションなどの構造欠陥が１００個中８５個と多く発生し、耐湿試験における耐湿劣化の個数も多く発生しているのに対し、本発明の実施の形態１の方法で作製した試料番号１では、デラミネーションなどの構造欠陥が殆ど発生しておらず、また耐湿試験における耐湿劣化の個数も非常に少ない。
【００３６】
これは、本実施の形態１の方法を用いて減圧中で転写積層を行うことにより、積層体の接着強度が強化されるため、セラミック層と導電体層の構造欠陥が抑制されるとともに、構造欠陥の抑制に伴って耐湿劣化も抑制されたものである。
【００３７】
（実施の形態２）
本実施の形態２は請求項２の詳細について示すものである。
【００３８】
実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、セラミック成分と１種または２種以上のポリエチレンを含むセラミックシート１２を用いて、図４に示すようにセラミックシート１２と支持体３上に形成した導電体層４を、予め貼り合わせて一体化している点である。
【００３９】
このことで、導電体層４と一体化したセラミックシート１２と、セラミック層６とを交互に転写積層するだけで積層が可能となり、積層時間を短時間化することができる。
【００４０】
この転写積層工程は約１〜３０秒／回の時間を必要とし、積層数が多くなるほど多くの時間を要するために、積層工程が生産効率の低下とともにコスト高の一因となる。特に、導電体層４をニッケルで形成する場合は、製品価格の中で、転写積層工程にかかる費用の割合が大きいのでこの効果は絶大なものとなる。
【００４１】
従って実施の形態２においては、実施の形態１と比較すると加圧回数を半減させることができるために、生産性の向上並びに低コスト化に寄与することができる。
【００４２】
セラミックシート１２と導電体層との貼り合わせは、導電体層４とセラミックシート１２が軽く接着する程度に、導電体層４中のバインダや可塑剤が過度に軟化しない温度範囲で、軽く圧力を加えながら行う。
【００４３】
それは、圧力を加えすぎた場合には、導電体層４がセラミックシート１２を破壊する可能性があるためである。従って、例えば図５に示すように、セラミックシート１２と支持体３上に形成された導電体層４を２本の加圧ロール１３、１４に挟み込んで加圧した後支持体３を剥離することにより、高速で簡単に連続して導電体層４とセラミックシート２との一体化処理ができる。
【００４４】
（表２）には、導電体層４とセラミックシート１２とを貼り合わせたものを１００枚、支持体５上に形成したセラミック層６を１００枚準備し、実施の形態１と同様の方法で作製した試料番号３の積層セラミックコンデンサについて、内部構造欠陥の評価結果と、耐湿試験結果を示している。従来方法による比較例の試料番号２は、実施の形態１と同じものである。
【００４５】
【表２】
2005310870.tif 000004
【００４６】
（表２）から明らかなように、実施の形態１と同様に、本実施の形態２による試料番号３では、デラミネーションなどの構造欠陥の発生数は少なく、また耐湿試験における耐湿劣化の発生も非常に少なかった。
【００４７】
以上のことから、実施の形態２においても減圧下で転写積層することで構造欠陥が抑制され、絶縁抵抗の耐湿劣化が減少していることを示している。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施の形態は請求項３の詳細について示すものである。
【００４９】
実施の形態１と異なるのは、図６に示すように第１の支持体１上にセラミックシート２を形成した後、チタン酸バリウム粉末を主成分とし、溶剤、バインダ、可塑剤からなるセラミックペーストを準備し、セラミックシート２上にスクリーン印刷にて導電体層４が形成されていない部分にパターン状にセラミック層６を形成している点である。
【００５０】
このことで、予めセラミック層６と一体化したセラミックシート２と導電体層４を交互に転写積層するだけで積層が可能となり、積層時間を短時間化することができる。
【００５１】
この転写積層工程は約１〜３０秒／回の時間を必要とし、積層数が多くなるほど多くの時間を要するために、積層工程が生産効率の低下とともにコスト高の一因となる。
【００５２】
従って実施の形態３においては、実施の形態１と比較すると加圧回数を半減させることができるために生産効率の向上ならびに低コスト化に寄与することができる。
【００５３】
なお、セラミックシート２上へのセラミック層６の形成は、セラミックシート２上にスクリーン印刷などの方法を用いて、導電体層４が形成されない部分（導電体層の非形成部分）にパターン状にセラミック層６を形成する。
【００５４】
（表３）はセラミックシート２上に導電体層４に対応する部分以外の導電体層非形成部分にセラミック層６を形成したものを１００枚、支持体３上に内部電極パターン形状に形成した導電体層４を１００枚準備し、実施の形態１と同様の条件で作製した試料番号４の積層セラミックコンデンサの内部構造欠陥の評価結果、並びに耐湿試験結果を示している。
【００５５】
また従来方法による比較例の試料番号２は実施の形態１と同じものである。
【００５６】
【表３】
2005310870.tif 000005
【００５７】
（表３）の結果から明らかなように、実施の形態３による試料番号４についても、実施の形態１と同様に焼結体にデラミネーションなどの構造欠陥は少なく、また耐湿試験における耐湿劣化の発生も非常に少なかった。
【００５８】
以上のことから、実施の形態３の場合も、減圧下で積層することで構造欠陥が抑制され、絶縁抵抗の耐湿劣化が減少していることを示している。
【００５９】
（実施の形態４）
本実施の形態４は請求項４の詳細について示すものである。
【００６０】
実施の形態３と異なるのは、図７に示すように、第１の支持体１上にセラミックシート２を形成した後、スクリーン印刷にて導電体層４を形成する部分以外の部分にパターン状にセラミック層６を形成し、その後セラミック層に覆われていない部分に導電体層４をスクリーン印刷にてパターン状に形成している点である。
【００６１】
このことで、予めセラミックシート２と導電体層４及びセラミック層６が一体化されているため、これを所定枚数転写積層するだけで積層体の作製が可能となり、積層時間をさらに短時間化することができる。
【００６２】
この転写積層工程は約１〜３０秒／回の時間を必要とし、積層数が多くなるほど多くの時間を要するために、積層工程が生産効率低下並びにコスト高の一因となる。
【００６３】
従って実施の形態４においては、実施の形態１と比較すると加圧回数を１／４に低減することができるために、より低コスト化に寄与することができる。
【００６４】
セラミック層６が形成されたセラミックシート２上への導電体層４の形成については、例えば、まずセラミックシート２上にセラミック層６をスクリーン印刷などの方法で形成し、続いてスクリーン印刷などの方法で導電体層４を形成することにより行う。
【００６５】
（表４）はセラミックシート２上に導電体層４に対応する部分以外の部分（導電体層の非形成部分）にパターン状にセラミック層６を形成し、その後さらに導電体層４を形成したものを１００枚準備し、実施の形態１と同様の条件で作製した試料番号５の積層セラミックコンデンサについて、構造欠陥の観察結果並びに耐湿試験の結果を示している。
【００６６】
従来方法による比較例の試料番号２は、実施の形態１と同じものである。
【００６７】
【表４】
2005310870.tif 000006
【００６８】
本実施の形態４においても、試料番号５の積層セラミックコンデンサでは実施の形態１と同様に焼結体にデラミネーションなどの構造欠陥は少なく、また耐湿試験における耐湿劣化の発生も非常に少ない。
【００６９】
以上のことから、実施の形態４においても、真空中で積層することで構造欠陥が抑制され、絶縁抵抗の耐湿劣化が減少していることを示している。
【００７０】
（実施の形態５）
本実施の形態は請求項５の詳細について示すものである。
【００７１】
実施の形態１〜４と異なるのは、第４の転写積層の工程において、転写積層時に加圧に用いる上加圧型７の加圧面に弾性体を使用していることである。
【００７２】
ここで使用する弾性体に必要な条件は、ゴムの硬度、ゴムの厚みであり、（表５）に実施の形態１〜４の転写積層時にゴムの硬度、厚みを種々変えて検討を行った本実施の形態５により得られた試料番号６〜１０の積層セラミックコンデンサの構造欠陥を評価した結果、並びに耐湿試験の結果について示している。ここで試料番号６〜１０は、いずれも試料番号１〜５の各々の試料作製時における転写積層時に、上加圧型の加圧面に（表５）に示す厚みのゴムを用いて加圧したものであり、試料番号７は比較例の試料番号２の転写積層時に上記のようにゴムを用いて加圧したものである。
【００７３】
【表５】
2005310870.tif 000007
【００７４】
実施の形態５においては、実施の形態１よりもさらにデラミネーションなどの構造欠陥は少なく、また耐湿試験における耐湿劣化の発生も非常に少なかった。
【００７５】
以上のことから転写積層の上加圧型の加圧面にゴムなどの弾性体を使用し、減圧下で積層することにより構造欠陥が抑制され、絶縁抵抗の耐湿劣化が減少していることを示している。
【００７６】
なお、以上の実施の形態１、３〜５では、支持体上に形成したセラミック成分と有機物とを含むセラミックシートを用いているが、これに限定されるものではなく、実施の形態２に使用した、セラミック成分とポリエチレンを含むセラミックシートを用いた場合でも同様の効果が得られる。
【００７７】
このポリエチレンを含むセラミックシートとは、例えば分子量が４０，０００以上のポリエチレンとセラミック粉体とを混練し、シート状に成形した後２軸延伸して得られる自立型セラミックシートである。
【００７８】
ここで自立型というのは、セラミックスラリーをＰＥＴフィルムなどの支持体上に塗工して得られるセラミックシートと違って、支持体を必要としない単独のセラミックシートという意味である。
【００７９】
また、実施の形態２においては、上記のポリエチレンを含むセラミックシートを用いたが、ＰＥＴフィルム上に塗工したセラミックシートを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明にかかるセラミック電子部品の製造方法は、導電体層が形成されない部分にセラミック層を配することにより導電体層の有無による段差を解消するとともに、積層加圧時の残存空気を除去して積層接着性を向上でき、内部構造欠陥の発生を抑制して信頼性を向上できるという効果を有し、大容量の積層セラミックコンデンサ等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明実施の形態１における積層セラミックコンデンサの積層工程を示す断面図
【図２】同積層セラミックコンデンサの積層工程を示す断面図
【図３】本発明実施の形態１〜５における積層体を示す断面図
【図４】本発明実施の形態２における積層セラミックコンデンサの積層工程を示す断面図
【図５】本発明実施の形態２におけるセラミックシートと導電体層とを貼り合わせる工程を示す断面図
【図６】本発明実施の形態３における積層セラミックコンデンサの積層工程を示す断面図
【図７】本発明実施の形態４における積層セラミックコンデンサの積層工程を示す断面図
【図８】一般的な積層セラミックコンデンサの一部切欠斜視図
【符号の説明】
【００８２】
１、３、５  支持体
２、１２  セラミックシート
４  導電体層
６  セラミック層
７  上加圧型
８  下加圧型
９  積層体
１０  上保護層
１１  下保護層
１３、１４  加圧ロール
２１  積層セラミックコンデンサ
２２  誘電体層
２３  内部電極
２４  外部電極
【図１】
2005310870.tif 000008
【図２】
2005310870.tif 000009
【図３】
2005310870.tif 000010
【図４】
2005310870.tif 000011
【図５】
2005310870.tif 000012
【図６】
2005310870.tif 000013
【図７】
2005310870.tif 000014
【図８】
2005310870.tif 000015