(57)【要約】【課題】薄層、高積層化された積層セラミック電子部品において、薄膜形成法により得られた導体層を用いても、焼成時の脱脂性を高め、デラミネーションを防止できる積層セラミック電子部品の製法、およびその製法を用いて製造される積層セラミック電子部品を提供する。【解決手段】少なくともセラミック粉末および有機バインダを含有するセラミックグリーンシートを複数積層してなるグリーン積層体中に、薄膜形成法により作製された導体パターンを具備する積層成形体を焼成し、前記セラミックグリーンシートおよび前記導体パターンからそれぞれ形成された、セラミック層および導体層を有する電子部品本体を形成する工程と、を具備する積層セラミック電子部品の製法において、前記セラミックグリーンシートは、前記セラミック粉末１００質量部に対する前記有機バインダ量が５〜１２質量部である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセラミック粉末および有機バインダを含有するセラミックグリーンシートを複数積層してなるグリーン積層体中に、薄膜形成法により作製された導体パターンを具備する積層成形体を焼成し、前記セラミックグリーンシートおよび前記導体パターンからそれぞれ形成された、セラミック層および導体層を有する電子部品本体を形成する工程を具備する積層セラミック電子部品の製法において、前記セラミックグリーンシートは、前記セラミック粉末１００質量部に対する前記有機バインダ量が５〜１１質量部であることを特徴とする積層セラミック電子部品の製法。
【請求項２】
積層成形体は、支持体表面に導体パターンを形成した後、該導体パターンが形成された支持体上にセラミックスラリを塗布して、前記導体パターンが前記セラミックスラリを乾燥して形成されるセラミックグリーンシート中に埋設するように形成された導体パターン埋設シート体を形成し、該導体パターン埋設シート体から前記支持体を剥離して形成された前記導体パターン埋設シートを複数積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項３】
積層成形体は、
（ａ）導体パターンを有しないセラミックグリーンシートを準備する工程と、
（ｂ）前記セラミックグリーンシート上に、導体パターン埋設シート体の導体パターン側を接着する工程と、
（ｃ）前記導体パターン埋設シート体から前記支持体を剥離する工程と、
（ｄ）（ｂ）、（ｃ）工程を複数回繰り返して積層し、最上層に、さらに前記セラミックグリーンシートを積層する工程と、から形成されることを特徴とする請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項４】
導体パターンは、スパッタ、蒸着、めっきの群から選ばれる少なくとも１種の薄膜形成法により作製されることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項５】
導体パターンの厚みが１．０μｍ以下、前記セラミック層に対する被覆率が６０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項６】
セラミック層の厚みが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項７】
積層数が１００層以上であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項８】
有機バインダは、重合度が３００以下の第１バインダと、重合度が１０００以上の第２バインダとを混合したものであり、前記第１バインダ（Ｂ１）と第２バインダ（Ｂ２）との質量比が、Ｂ１/Ｂ２≧１．０の関係を満足することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか記載の積層セラミック電子部品の製法。
【請求項９】
セラミック層と導体層とが交互に積層された電子部品本体と、該電子部品本体の端面に導出された前記導体層に接続された外部電極を具備してなる積層セラミック電子部品であって、前記電子部品本体が請求項１乃至８のうちいずれか記載の積層セラミック電子部品の製法により形成されたものであることを特徴とする積層セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層セラミック電子部品の製法及び積層セラミック電子部品に関し、特に、セラミック層および導体層が薄層、多層化された多層セラミック基板、積層インダクタ、積層圧電素子、積層セラミックコンデンサに代表される積層セラミック電子部品の製法およびその製法により製造される積層セラミック電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層セラミック電子部品の代表例である積層セラミックコンデンサは、小型、高容量化のために、それを構成するセラミック層および導体層の薄層化が進められており、特に、導体層として蒸着もしくはめっき法など薄膜成形法により得られた金属膜を用い、積層数を２５０層以上としたものが開発されている（例えば、特許文献１）。通常、このような積層セラミック電子部品を形成するためのセラミックグリーンシートでは、下記の特許文献２によれば、積層体の密着力を高めるために、セラミック粉末１００質量部に対して多くの有機バインダが用いられている。
【特許文献１】特開２０００−２４３６５０
【特許文献２】特開平１−２２６１３０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のように、セラミック層の積層数を増やし、かつ導体層として導体ペーストに比較してセラミック層への被覆率の高い金属膜を用いる場合、また、用いるセラミックグリーンシートが上記特許文献２のように多くのバインダを含んだものであれば、焼成工程におけるセラミックグリーンシート中のバインダの脱脂性が困難となり、このような残カーボンにより積層セラミックコンデンサの内部にデラミネーションが発生しやすくなるという問題があった。
【０００４】
従って、本発明は、薄層、高積層化された積層セラミック電子部品において、薄膜形成法により得られた導体層を用いても、焼成時の脱脂性を高め、デラミネーションを防止できる積層セラミック電子部品の製法、およびその製法を用いて製造される積層セラミック電子部品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】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の積層セラミック電子部品の製法は、少なくともセラミック粉末および有機バインダを含有するセラミックグリーンシートを複数積層してなるグリーン積層体中に、薄膜形成法により作製された導体パターンを具備する積層成形体を焼成し、前記セラミックグリーンシートおよび前記導体パターンからそれぞれ形成された、セラミック層および導体層を有する電子部品本体を形成する工程と、を具備する積層セラミック電子部品の製法において、前記セラミックグリーンシートは、前記セラミック粉末１００質量部に対する前記有機バインダ量が５〜１１質量部であることを特徴とする。
【０００６】
そして、上記積層セラミック電子部品の製法における積層成形体は、導体パターンが形成された支持体上にセラミックスラリを塗布して、前記導体パターンが前記セラミックスラリを乾燥して形成されるセラミックグリーンシート中に埋設するように形成された導体パターン埋設シート体を形成し、該導体パターン埋設シート体から前記支持体を剥離して形成された前記導体パターン埋設シートを複数積層したものであることが望ましく、特に、その積層成形体は、（ａ）導体パターンを有しないセラミックグリーンシートを準備する工程と、（ｂ）前記セラミックグリーンシート上に、導体パターン埋設シート体の導体パターン側を接着する工程と、（ｃ）前記導体パターン埋設シート体から前記支持体を剥離する工程と、（ｄ）（ｂ）、（ｃ）工程を複数回繰り返して積層し、最上層に、さらに前記セラミックグリーンシートを積層する工程と、から形成されることが望ましい。
【０００７】
また、上記積層セラミック電子部品の製法では、導体パターンは、スパッタ、蒸着、めっきの群から選ばれる少なくとも１種の薄膜形成法により作製されること、厚みが１．０μｍ以下、前記セラミック層に対する被覆率が６０％以上であること、セラミック層の厚みが３μｍ以下であること、積層数が１００層以上であることが望ましい。
【０００８】
さらには、上記積層セラミック電子部品の製法に用いられる有機バインダは、重合度が３００以下の第１バインダと、重合度が１０００以上の第２バインダとを混合したものであり、前記第１バインダ（Ｂ１）と第２バインダ（Ｂ２）との質量比が、Ｂ１/Ｂ２≧１．０の関係を満足することが望ましい。
【０００９】
そして、上記本発明の製法により製造される積層セラミック電子部品は、セラミック層と導体層とが交互に積層された電子部品本体と、該電子部品本体の端面に導出された前記導体層に接続された外部電極を具備してなる積層セラミック電子部品であって、前記電子部品本体が上記の積層セラミック電子部品の製法により形成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このような製法によれば、セラミックグリーンシート中の有機バインダのセラミック粉末１００質量部に対するバインダ量を５〜１１質量部と従来よりも少なくすることにより、脱脂工程での残カーボン量を少なくすることができ、焼成工程での残カーボンによるデラミネーションを抑えることができる。
【００１１】
特に、本発明においては、セラミックグリーンシートを構成する有機バインダとして、重合度の異なる２種類の有機バインダを混合して用いることにより、つまり、低重合度の第１バインダにより可塑性および接着性を高め、一方、高重合度の第２バインダにより保形性を向上させることにより、積層成形体の柔軟性とともに脱脂性を高めることができ、これによりバインダ量の低減による導体パターンとセラミックグリーンシート間の密着不良によるデラミネーションを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の積層セラミック電子部品の製法およびその製法を用いて得られる積層セラミック電子部品について積層セラミックコンデンサを例に詳細に説明する
先ず、可撓性を有する支持体である、例えばＰＥＴフイルム上に、電気めっき法、無電解めっき法、蒸着法、スパッタ法の群から選ばれる少なくとも１種の薄膜形成法により矩形状をした複数の導体パターンを形成する。この場合の薄膜形成法としては、大面積に低コストで形成できるという点で電気めっき法が好ましい。また、導体パターンの金属種としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄなどの群から選ばれる少なくとも１種の金属が好ましいが、特に、積層セラミックコンデンサを構成する誘電体材料との同時焼成を可能とし、低コストであるという点で卑金属が好ましく、特に、Ｎｉがより好ましい。このときの導体パターンは、予め金属基板上に、例えば、電気めっき法により導体パターンを形成し、それをＰＥＴフイルム上に転写したものを用いても良い。
【００１３】
次に、例えば、ＢａＴｉＯ３系のセラミック粉末と、種々の焼結助剤と、有機バインダと、溶剤とを混合してセラミックスラリを調製する。
【００１４】
ここで、本発明において用いる有機バインダは、重合度が３００以下の第１バインダと、重合度が１０００以上の第２バインダとを混合したものであり、前記第１バインダ（Ｂ１）と第２バインダ（Ｂ２）との質量比が、Ｂ１/Ｂ２≧１．０の関係、特に、Ｂ１/Ｂ２比が３〜４．５の範囲にあることが望ましい。また、セラミック粉末の平均粒径は、セラミックグリーンシートの薄層化という理由から、サブミクロン以下、望ましくは０．５μｍ以下が望ましい。
【００１５】
次に、上記セラミックスラリを、前記導体パターンが形成された支持体上に塗布して、前記導体パターンがセラミックスラリを乾燥して形成されるセラミックグリーンシート中に埋設する導体パターン埋設シート体を形成する。
【００１６】
ここで、本発明の積層セラミック電子部品を形成するために用いるセラミックグリーンシートは、セラミックグリーンシートを積層したときの密着性を高めかつ有機バインダの脱脂性を高めるという理由から、セラミック粉末１００質量部に対して、有機バインダ量が、５〜１１質量部含有することが重要であり、特に、８〜９質量部が望ましい。
【００１７】
また、導体パターンは、焼成後に形成される本発明の電子部品本体の形状において、膜厚が１μｍ以下、特に、０．７μｍ以下、セラミックグリーンシートに対する被服率が６０％以上、８０％以上であることが望ましい。
【００１８】
次に、上記本発明の導体パターン埋設シート体を用いて積層成形体を形成する。
【００１９】
まず、下層側の外部カバーシートとして、導体パターンを有しないセラミックグリーンシートを所定枚数積層する。次いで、この上面に前記導体パターン埋設シート体の導体パターン側を接着した後、この導体パターン埋設シート体から支持体であるＰＥＴフィルムを剥離する。この導体パターン埋設シート体の積層および支持体の剥離の工程を所定回繰り返し、次に、この積層体の上面側に、再び、外部カバーシートとして、導体パターンを有しないセラミックグリーンシートを下層側と同じ枚数だけ積層し、加圧加熱して本発明の積層成形体を形成する。
【００２０】
次に、この積層成形体を所定の位置で切断して電子部品本体成形体を形成した後、所定の温度条件にて脱脂、焼成を行い、本発明の電子部品本体を形成する。
【００２１】
ここで、本発明の積層数は１００層以上、特に、２００層以上、さらには、３００層以上が好ましい。
【００２２】
また、本発明の製法における電子部品本体成形体の脱脂条件は、雰囲気が大気で、温度が２００〜４００℃、昇温速度が５℃／ｈ以上の条件で行い、焼成は、導体パターンの金属にＮｉを用いた場合、１２００〜１３００℃の範囲で行う。
【００２３】
こうして作製した電子部品本体を構成するセラミック層の厚み、ここでは、導体層と接する領域におけるセラミック層の厚みは、３μｍ以下、特に、２μｍ以下が望ましい。次に、この電子部品本体の導体層が導出された端面に外部電極ペーストを付着、焼付けし、外部電極の附設された積層セラミックコンデンサを得る。即ち、本発明の積層セラミック電子部品は、電子部品本体１の端面に外部電極３が形成されている。電子部品本体１はセラミック層５と導体層７とが交互に積層され構成されている。ここで、導体層７は電子部品本体１の端面に交互に導出されている。
【実施例】
【００２４】
次に本発明における実施例を以下に示す。
【００２５】
先ず、可撓性をもつ厚さ３８μｍ以下のＰＥＴフイルムに、電気めっき法により、矩形状で所定寸法を有するＮｉを主成分とする導体パターンを形成した。この導体パターンの厚みは０．５μｍとし、焼成後の電子部品本体における被服率は８０％とした。
【００２６】
次に、本発明のセラミックグリーンシート用のセラミックスラリに用いるセラミック粉末として、平均粒径が０．３μｍのＢａＴｉＯ３粉体を用い、焼結助剤として平均粒径が０．６μｍのＳｉＯ２を主成分とするガラス粉末を用いた。
【００２７】
ここでセラミックスラリの溶媒としてトルエンとエタノールを１：１の重量比で混合した混合溶媒を用いた。また、有機バインダは、ポリビニルブチラールを用い、重合度が３００の第1バインダと、重合度が１７００の第２バインダとを表１に示す比率になるように調製し、上記セラミック粉末および溶媒と所定の比率で混合してセラミックスラリを調製した。
【００２８】
次に、導体パターンが形成されたＰＥＴフィルム上に、ドクターブレード法により上記セラミックスラリを塗布して、導体パターンに接する領域の厚みが２μｍ、３μｍ、４μｍのセラミックグリーンシートを有する導体パターン埋設シート体を作製した。
【００２９】
次に、導体パターン埋設シート体を４０℃から５０℃に加熱された金属ロール間に通し、カレンダー加工を施した。
【００３０】
次に、上記導体パターン埋設シート体を積層し、その後キャリアフィルムを剥離し、これを３００層積層し、その上下に外部カバーシートを上下面に各２０層積層して本発明の積層成形体を作製した。
【００３１】
次に、この積層成形体を切断し、電子部品本体成形体を作製し、雰囲気大気、３００℃、昇温速度７℃／ｈの条件にて脱脂処理後、温度１２６０℃で還元雰囲気にて焼成を行い電子部品本体を得た。
【００３２】
次に、このコンデンサ本体の両端面に外部電極ペーストを塗布し、焼き付けて外部電極を形成し、縦３．２ｍｍ×横２．５ｍｍサイズの積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３３】
構造欠陥の評価として、焼成後の積層セラミックコンデンサ１００個についてデラミネーションの発生率を求め、また、焼成後不良のなかった試料について、同数の試料について２８０℃での半田耐熱衝撃試験の行いクラック発生率を評価した。
【００３４】
一方、比較例として、有機バインダの含有率が本発明の範囲外の量含むセラミックグリーンシートを用いた試料を本発明の試料と同じ構成で作製し、本発明と同様の評価を行った。これらの結果を表１に示した。
【表１】
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【００３５】
表１の結果から明らかなように、セラミック粉末１００質量部に対するバインダ量が５〜１１質量部とした本発明の試料Ｎｏ．１〜１１では、焼成後のデラミネーションの発生率が５％以下、半田耐熱衝撃試験後のクラックの発生率が３％以下であった。特に、バインダ含有率を８〜８質量部とし、バインダを構成する第1バインダ（Ｂ１）と第２バインダ（Ｂ２）との比Ｂ１／Ｂ２を３〜４．５の範囲とした試料Ｎｏ．５〜１０では、焼成後のデラミネーションが１％以下、耐熱衝撃性試験でも０％であった。
【００３６】
一方、本発明外の試料Ｎｏ．１２、１３では、焼成後および耐熱衝撃試験後にデラミネーションが多発した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の積層セラミックコンデンサを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  有効誘電体部
３  外部カバー誘電体層
５  外部電極
７  誘電体セラミック層
９  内部電極層
【図１】
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