(57)【要約】【課題】多積層の積層であっても、内部電極を所望の形状に精度良く転写できる内部電極パターンの形成方法ならびにこれを用いた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する。【解決手段】内部電極非形成部分に対応する樹脂層を用いてこの非形成部分に相当する金属薄膜を除去するという量産性の高い方法で、所望の形状精度を持つ金属薄膜の内部電極パターンを形成し、このパターン化された金属薄膜とセラミックシートとを交互に積層することにより積層セラミック電子部品を作製する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターン形状に内部電極を形成する内部電極パターンの形成方法であって、第１の支持体上に金属薄膜を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の金属薄膜と前記第２の支持体上の樹脂層とを金属薄膜と樹脂層とが対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の金属薄膜を除去する第４の工程を備えた内部電極パターンの形成方法。
【請求項２】
第１の工程における金属薄膜は、柱状体の集合によって形成され表面から見た形状がクラックによって微細面積に分割されているものを用いる請求項１記載の内部電極パターンの形成方法。
【請求項３】
セラミックシートと内部電極が交互に重なるように積層する工程を含むセラミック電子部品の製造方法において、第１の支持体上に金属薄膜を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の金属薄膜と前記第２の支持体上の樹脂層とを金属薄膜と樹脂層とが対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の金属薄膜を除去して内部電極パターンを形成する第４の工程と、セラミックシートと前記内部電極パターンを形成した金属薄膜とを交互に積層して積層体を作製する第５の工程と、前記積層体を切断し焼成する第６の工程とを備えた積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
第１の工程における金属薄膜は、柱状体の集合によって形成され表面から見た形状がクラックによって微細面積に分割されているものを用いる請求項３記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
内部電極パターンを形成した金属薄膜とセラミックシートとを積層する第５の工程は、前記金属薄膜と前記セラミックシートとの界面に第２の樹脂層を介在させつつ積層する請求項３記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
第２の樹脂層にはチタン酸バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムから選ばれた１種類または２種類以上のセラミック粉末が含有されているものを用いる請求項５記載の積層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積層セラミック電子部品に用いられる内部電極パターンの形成方法ならびにこれを用いた積層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】
従来、積層セラミック電子部品の内部電極として金属薄膜を用いることが種々提案されており、例えば特許文献１には転写基体の一方の面に、剥離層、金属層、接着層が順次積層され、剥離層と接着層が所定の内部電極パターン形状を有する積層セラミックコンデンサの内部電極転写箔が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８６４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の内部電極転写箔は、金属層の上下に設けた剥離層、接着層により連続した金属層の一部を転写するものであるが、積層数が例えば１００層以下と比較的少ない場合には精度良く転写できても、数百層にのぼる多積層の場合には、累積された内部電極の有無による段差などのため、セラミックシートへの転写時に内部電極部分以外の不要部分まで転写されたり、あるいは転写が不完全になり所望の形状に転写できない部分が発生するなどの課題があった。
【０００４】
また、あらかじめエッチングやフォトリソグラフィなどの方法により金属薄膜を内部電極形状に形成してから転写する方法もあるが、この場合には多くの工程を必要とし、また高価な設備が必要なため量産性に劣るものであった。
【０００５】
本発明は、例えば数百層と多積層の積層であっても、内部電極を所望の形状に精度良く転写することのできる内部電極パターンの形成方法と、これを用いた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するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために本発明は、セラミックシート上に所定のパターン形状に内部電極を形成する内部電極パターンの形成方法であって、第１の支持体上に金属薄膜を形成する第１の工程と、第２の支持体上に内部電極の非形成部分に対応する形状に樹脂層を形成する第２の工程と、前記第１の支持体上の金属薄膜と前記第２の支持体上の樹脂層とを金属薄膜と樹脂層とが対向するように重ね合わせて支持体ごと加圧する第３の工程と、第３の工程の加圧後に前記第２の支持体を剥離して前記樹脂層とともに内部電極の非形成部分の金属薄膜を除去する第４の工程を備えた内部電極パターンの形成方法であり、金属薄膜を所望の形状で精度良く転写することができる。
【０００７】
また、金属薄膜として、柱状体の集合によって形成され表面から見た形状がクラックによって微細面積に分割されているものを用いることにより、転写不要部分や転写不足の部分が発生することをより少なくでき、内部電極パターンがより精度良く形成できるものである。
【０００８】
さらに、上記の内部電極パターン形成方法を用いて積層体を作製し、個片に切断し焼成して積層セラミック電子部品を得ることにより、たとえば静電容量のばらつきが少なく、ショート不良の少ない積層セラミック電子部品を作製できるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による内部電極パターンの形成方法は、内部電極非形成部分に対応する樹脂層を用いてこの非形成部分に相当する金属薄膜を除去するという量産性の高い方法により金属薄膜の内部電極パターンを形成し、これを用いて積層セラミック電子部品を作製するので、例えば数百層という多積層の場合でも内部電極の転写を精度良く行うことができ、これを用いた積層セラミック電子部品の特性ばらつきやショート不良の抑制を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態について、積層セラミックコンデンサを例に図を参照しながら説明する。
【００１１】
図７は、積層セラミックコンデンサ４１の一部切欠斜視図であり、誘電体層４２と内部電極４３とが交互に積層されて積層体を構成し、内部電極４３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４４に交互に接続されている。
【００１２】
このような積層セラミックコンデンサの製造方法について、以下に説明する。まず、チタン酸バリウムを主成分とし、これに希土類元素の酸化物やＳｉＯ2，ＭｇＯ，ＭｎＯ2などの添加物を加えたセラミック原料粉末を混合し、必要に応じて仮焼し粉砕したセラミック粉体を作製する。
【００１３】
このセラミック粉体と、ポリビニルブチラール樹脂やアクリル樹脂などのバインダー、フタル酸エステルなどの可塑剤、酢酸ブチルなどの溶剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。
【００１４】
このセラミックスラリーをドクターブレードなどの方法を用いて図１に示すようにポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略称する）などのフィルム１１上に塗工してセラミックシート１２を作製する。このセラミックシートは焼成により誘電体層を形成する。
【００１５】
これとは別に、図２に模式的に示す蒸着装置を用いて、ＰＥＴフィルムやポリイミドフィルムなどの第１の支持体２１上にＮｉ金属薄膜２２を蒸着により形成する。第１の支持体２１は巻出ロール２９から供給され、冷却ドラム２８により冷却されながらＮｉ金属薄膜２２が蒸着され、Ｎｉ金属薄膜２２が供給された第１の支持体２１は巻取ロール３０に巻き取られる。
【００１６】
なお、図２の蒸着装置の真空槽２３は、真空槽２３の下部に取り付けられた排気管３１より減圧されている。
【００１７】
ここで、蒸着金属（Ｎｉ）２６より蒸発したＮｉ蒸気２７によりＮｉ金属薄膜２２が形成されると同時に、Ｎｉ金属薄膜が成膜される部分に向けてＡｒガス２４をガスノズル２５より供給し、真空槽２３の真空度はＡｒガス供給下で８×１０-2Ｐａ、また支持体２１の送り速度は２０ｍ／ｍｉｎとした。このように成膜されたＮｉ金属薄膜２２の厚みは０．５μｍで、その断面の観察結果によるとＮｉ金属薄膜２２は縦方向に連続した微細な柱状体の集合によって形成され、またＮｉ金属薄膜２２の表面から見た形状はクラックによって微細面積に分割されている構造となっていた。
【００１８】
また、ポリビニルブチラール樹脂と可塑剤などを含む樹脂ペーストを作製し、グラビア印刷などの方法を用いて、図３に示すように第２の支持体３２上に内部電極非形成部分に対応するパターン形状に第１の樹脂層３３を形成した。
【００１９】
次に、図４に示すように、上記第１の支持体２１上に形成したＮｉ金属薄膜２２と、第２の支持体３２上に形成した内部電極非形成部分に対応するパターン状の樹脂層３３とが対向するように重ね合わせ、支持体２１，３２側から加圧したのち支持体３２を剥離し、図５に示すように内部電極非形成部分に対応するパターン状のＮｉ金属薄膜２２を、支持体３２上の樹脂層３３と共に除去して、内部電極パターン３４を作製した。金属薄膜２２は、焼成により内部電極となるものである。上記内部電極非形成部分の除去に際して、Ｎｉ金属薄膜が断面は縦方向に連続した微細な柱状体の集合によって形成され、またＮｉ金属薄膜の表面から見た形状はクラックによって微細面積に分割されているため、内部電極非形成部分の除去は容易に行うことができ、また非形成部分を除去した後の内部電極パターンについても除去されずに残った部分や除去されすぎた部分はなく、きれいなパターン形状のものが得られた。
【００２０】
このようにして作製した内部電極パターン３４と、セラミックシート１２とを、別途ＰＥＴフィルム上に０．０１μｍ〜０．５μｍの厚みで予め形成した接着層（図示せず）を介して交互に３００層積層して図６に示すような積層体３５を作製し、焼成後に３．２ｍｍ×１．６ｍｍの寸法となるように所定の寸法で切断し、焼成した。
【００２１】
この接着層は、ポリビニルブチラール樹脂と可塑剤などの有機物と、比表面積が２０ｍ2／ｇのチタン酸バリウムを含むものであり、積層体の焼成過程で誘電体層と内部電極との結合性を高め、デラミネーションなどの構造欠陥の発生を防止できるものである。
【００２２】
接着層に含ませるセラミック粉末は、チタン酸バリウム以外に酸化マグネシウム、酸化アルミニウムでも同様の効果が得られ、またこれら３種類のセラミック粉末を組み合わせて用いてもよいが、特にチタン酸バリウムは金属薄膜の表面に形成されたクラックに入り込んで、金属薄膜よりなる内部電極上下の誘電体層を結びつける働きを有し、他の２種類のセラミック粉末より内部構造欠陥を抑制する効果が大きい。さらにチタン酸バリウムは誘電体層の主成分と同じものであるので、接着層に入れる量を多くしても、静電容量等の特性に及ぼす影響が小さい。
【００２３】
上記のセラミック粉末はいずれも比表面積が１０ｍ2／ｇ以上の粉末を用いるのが好ましい。
【００２４】
その後、内部電極が露出した両端面に外部電極を形成して、静電容量やショート率測定用の試料（試料番号１）とした。
【００２５】
静電容量については、試料１００個を２０℃の恒温槽中で周波数１ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖｒｍｓにて測定し、その最大値と最小値の差Ｒにより静電容量ばらつきを評価した。
【００２６】
ショート率については、上記の静電容量測定後の試料１００個について絶縁抵抗計を用いて抵抗値を測定し、抵抗値が１０3Ω以下の個数を百分率で表してショート率とした。
【００２７】
また、従来方法による比較例として、特開２００３−８６４５４号公報に記載の方法により、ＰＥＴフィルム上に内部電極パターン形状に剥離層を形成し、この上に実施の形態１と異なるのはＡｒガスを供給しないこと以外は実施の形態１と同様の方法でＮｉ金属薄膜２２を形成した。
【００２８】
このＮｉ金属薄膜２２の断面構造を観察したところ、Ｎｉ蒸着膜の縦方向の形状は連続的な柱状構造ではなく、縦方向に断続的な大きな柱状体からなる構造であり、表面の構造はクラックがほとんどない連続した構造となっていた。
【００２９】
このＮｉ金属薄膜２２上に、内部電極パターン形状の接着層を形成し、実施の形態１と同様にセラミックシートに転写しつつ３００層の積層を行った。
【００３０】
この積層過程では、内部電極パターンの形成は一部形状が不十分なものとなり、所定の内部電極パターン形状の周囲につながって、非形成部分に至るまで金属薄膜が転写された部分が多く見られた。
【００３１】
積層後の積層体３５を、上記実施の形態１と同様に焼成後に３．２ｍｍ×１．６ｍｍとなるように所定の寸法で切断し、焼成した後、外部電極を形成したものについて、従来方法による比較例の測定用試料（試料番号２）とし、同様の測定を行った。
【００３２】
上記積層セラミックコンデンサ試料番号１，２について、静電容量の平均値並びに静電容量のばらつきとショート率を測定した結果をまとめて（表１）に示す。
【００３３】
静電容量のばらつきとしては、静電容量の最大値と最小値の差であるＲ値として表している。
【００３４】
【表１】
2005303030.tif 000003
【００３５】
（表１）から明らかなように、本発明の一実施の形態による試料番号１では、静電容量のばらつきを示すＲ値は０．５μＦと小さく、ショート率も０．１％と小さいのに対して、比較例の試料番号２ではＲ値が１．８μＦと、静電容量のばらつきが大きくなっているとともに、ショート率も３５％と大きくなっている。これは、試料番号２の従来方法による金属薄膜２２の転写では、金属薄膜２２の表面にクラックがほとんどなく、金属薄膜２２が連続した構造として形成されているため、転写を望んでいない部分まで転写されてしまい、これが静電容量のばらつきやショート率の増加につながったものである。
【００３６】
なお、本実施の形態では内部電極非形成部分に対応するパターン状の樹脂層３３を用いて内部電極非形成部分の金属薄膜２２を除去することにより金属薄膜２２を内部電極形状にパターン化したが、これは内部電極パターン形状に形成した樹脂層を介してセラミックシート上に金属薄膜を内部電極パターン形状に転写した場合、セラミックシートの接着性によっては樹脂層を形成していない部分、つまり内部電極非形成部分までセラミックシート上に転写される場合があるためである。
【００３７】
上記のような不具合を避けるために、本発明では予め内部電極形状にパターン化した金属薄膜２２をセラミックシート１２上に転写するものである。
【００３８】
また、本発明の一実施の形態では、ＰＥＴなどのフィルム１１上に形成したセラミックシート１２を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばセラミック粉体と分子量が４０，０００以上のポリエチレン等を混練した後シート状に成形し、さらに２軸延伸して得られたセラミックシートを用いてもよい。
【００３９】
この場合には、ポリエチレンを含むセラミックシートは接着性が低いため、上記のように内部電極パターン形状に形成した樹脂層を介して、セラミックシート上に金属薄膜を内部電極パターン形状に転写してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかる内部電極パターンの形成方法は、セラミック電子部品の製造方法は、内部電極非形成部分に対応する樹脂層を用いてこの非形成部分に相当する金属薄膜を除去するという量産性の高い方法により金属薄膜の内部電極パターンを形成し、これを用いて積層セラミック電子部品を作製するので、例えば数百層という多積層の場合でも内部電極の転写を精度良く行うことができ、積層セラミック電子部品の製造等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるフィルム上に形成したセラミックシートの断面図
【図２】同蒸着装置の概略図
【図３】同第２の支持体上に形成した樹脂層の断面図
【図４】同内部電極パターンを形成する方法を説明するための断面図
【図５】同内部電極パターンを形成する方法を説明するための断面図
【図６】同積層体の断面図
【図７】同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】
【００４２】
１１  ＰＥＴフィルム
１２  セラミックシート
２１  第１の支持体
２２  金属薄膜
２３  真空槽
２４  Ａｒガス
２５  ガスノズル
２６  蒸着金属
２７  Ｎｉ蒸気
２８  冷却ドラム
２９  巻出ロール
３０  巻取ロール
３１  排気管
３２  第２の支持体
３３  樹脂層
３４  内部電極パターン
３５  積層体
４１  積層セラミックコンデンサ
４２  誘電体層
４３  内部電極
４４  外部電極
【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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