(57)【要約】【課題】スクリーン印刷法を用いた場合、印刷による凹凸に起因する下部電極と上部電極とのショートを抑制できるセラミックデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】セラミックグリーンシート９上に下部電極パターン１０をスクリーン印刷法で形成し、下部電極パターン１０を形成したセラミックグリーンシート９を加圧装置で加圧して平滑な面を有する下部電極１３を形成し、下部電極１３の上に誘電体ペーストからなる誘電体パターン１４をスクリーン印刷法で形成し、下部電極１３及び誘電体パターン１４を形成したセラミックグリーンシート９を加圧装置で加圧して平滑な面を有する誘電体１６を形成し、誘電体１６の上に上部電極パターン１７をスクリーン印刷法で形成し、下部電極１３、誘電体１６及び上部電極パターン１７を形成したセラミックグリーンシート９を加圧装置で加圧して平滑な面を有する上部電極１８を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性で有機成分を含むセラミックグリーンシート上に導電性を有する導体ペーストからなる下部電極パターンをスクリーン印刷法で形成し、上記下部電極パターンを形成した上記セラミックグリーンシートを上下方向から加圧装置で加圧して平滑な面を有する下部電極を形成する工程、
上記下部電極の上に誘電体ペーストからなる誘電体パターンをスクリーン印刷法で形成し、上記下部電極及び誘電体パターンを形成した上記セラミックグリーンシートを上下方向から加圧装置で加圧して平滑な面を有する誘電体を形成する工程、
上記誘電体の上に導電性を有する導体ペーストからなる上部電極パターンをスクリーン印刷法で形成し、上記下部電極、誘電体及び上部電極パターンを形成した上記セラミックグリーンシートを上下方向から加圧装置で加圧して平滑な面を有する上部電極を形成する工程、
を備えたことを特徴とするセラミックデバイスの製造方法。
【請求項２】
上記各工程における上記加圧装置の温度を上記有機成分の軟化温度以上の温度に加熱した状態で加圧することを特徴とする請求項１記載のセラミックデバイスの製造方法。
【請求項３】
上記加圧装置が静水加圧機であることを特徴とする請求項１記載のセラミックデバイスの製造方法。
【請求項４】
上記下部電極パターン、誘電体パターン及び上部電極パターンの膜厚に対して、上記各パターンの表面の凹凸が上記膜厚の１０％以内になる圧力で加圧することを特徴とする請求項１記載のセラミックデバイスの製造方法。
【請求項５】
上記下部電極パターン、誘電体パターン及び上部電極パターンの膜厚に対して、上記各パターンの上記膜厚の１０％以下の表面凹凸を有する板で上記下部電極パターン、誘電体パターン及び上部電極パターンの面を加圧することを特徴とする請求項１記載のセラミックデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック基板にスクリーン印刷を用いてキャパシタ素子を内蔵させる部品内蔵のセラミックデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック基板にコンデンサを内蔵する際には、例えば、特許文献１に開示されているように、セラミック基板自身を誘電体として用いる方法がある。
【０００３】
また、電極材料と電極材料の間に誘電体材料をスクリーン印刷等で積層形成する方法がある。
【０００４】
後者の方法は、まず、セラミック基板上に下部電極パターンをスクリーン印刷法により形成する。次に、下部電極パターン上に誘電体パターンを積層印刷する。次に、下部電極と接触しないように位置決めを行い、誘電体パターン上に上部電極パターンを積層印刷する。この基板を、積層、焼成することにより、コンデンサ内蔵のセラミック基板を得る。
なお、誘電体パターンは、下部電極パターンを覆うように形成してもよい。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７５０３０号公報（第２頁−５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スクリーン印刷法は、スクリーンマスク版枠に貼り付けられたスクリーンメッシュ上に感光性エマルジョンを塗布し、フォトリソグラフィ法により開口部を形成する。開口部が形成されたスクリーンメッシュの上部から、スキージによりインクをスクリーンメッシュの表面に加圧しながら、開口部の上を通過させることにより、印刷パターンが印刷対象物上に転写される。
【０００７】
印刷パターンの表面には、スクリーンメッシュに起因する凹凸がパターン上面に発生する。
【０００８】
一般に、この凹凸が発生する第１の原因としては、スクリーンメッシュの線径、テンションなどのマスクの条件が起因し、第２の原因としては、インクの粘度、チクソタラピー性、流動性等のインクの条件が起因し、第３の原因としては、スキージの加圧力、スキージ速度等の印刷条件の最適化が必須であるが、完全に表面の凹凸を抑制することは困難である点に起因する。
【０００９】
上記第１ないし第３の原因により、スクリーン印刷法を用いて内蔵コンデンサを形成する場合には、下部電極パターン、誘電体パターン、上部電極パターンのそれぞれの表面に凹凸が発生し、誘電体パターンの薄い部分から上部電極と下部電極がショートし、コンデンサとして機能しなくなる場合がある。
【００１０】
また、コンデンサの容量は誘電体の膜厚に反比例し、上下電極に挟まれた部分の面積に比例するため、大容量のコンデンサを形成するためには誘電体膜厚を薄く、電極面積を大きくする必要があり、ショートする確率が増える。
【００１１】
本発明は、材料、印刷条件、マスク条件等を変更することなく、スクリーン印刷法を用いて内蔵コンデンサを形成する際に、印刷による凹凸に起因する下部電極と上部電極のショートを抑制することができるセラミックデバイスの製造方法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】
【００１２】
本発明に係るセラミックデバイスの製造方法は、絶縁性で有機成分を含むセラミックグリーンシート上に導電性を有する導体ペーストからなる下部電極パターンをスクリーン印刷法で形成し、上記下部電極パターンを形成した上記セラミックグリーンシートを上下方向から加圧装置で加圧して平滑な面を有する下部電極を形成する工程、
上記下部電極の上に誘電体ペーストからなる誘電体パターンをスクリーン印刷法で形成し、上記下部電極及び誘電体パターンを形成した上記セラミックグリーンシートを上下方向から加圧装置で加圧して平滑な面を有する誘電体を形成する工程、
上記誘電体の上に導電性を有する導体ペーストからなる上部電極パターンをスクリーン印刷法で形成し、上記下部電極、誘電体及び上部電極パターンを形成した上記セラミックグリーンシートを上下方向から加圧装置で加圧して平滑な面を有する上部電極を形成する工程、
を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るセラミックデバイスの製造方法によれば、下部電極パターン、誘電体パターン、上部電極パターンのそれぞれの印刷後に、プレスを行うことにより、上部電極と下部電極のショートを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明に係るセラミックデバイスの製造方法の実施の形態１を示し、セラミック基板にコンデンサを内蔵したセラミックデバイスの製造方法を示す断面模式図である。
【００１５】
図１に示したように、本実施の形態１では、スクリーンメッシュ４上に感光性のエマルジョン５を塗布し、フォトリソグラフィ法等により開口部６を形成したスクリーンマスク３を使用する。本実施の形態１では、スクリーンマスク３のスクリーンメッシュ４の線径が１８μｍ、メッシュ密度が５００本／インチ、スクリーンメッシュ４とエマルジョン５の厚みの合計が４０μｍのスクリーンマスクを用いている。
以下、本実施の形態１のセラミックデバイスの製造方法を説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示したように、スクリーン印刷法を用いて、絶縁性のガラスセラミックスグリーンシート９上に、粘度約１０００Ｐａ・ｓの銀ペーストからなり、導電性を有する導体ペースト１１を用いて、下部電極パターン１０を印刷する。このときの下部電極パターン１０の乾燥後の平均膜厚は約２０μｍであり、表面の凹凸は約８μｍの差がある。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示したように、油圧プレスを用いたプレス機で印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を下部電極パターン１０の平均膜厚である約２０μｍの１０％以下とすることができる加圧力（１０ＭＰａ）でプレスする。このときのプレス装置のプレス板１２の温度は、セラミックグリーンシート９の有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定する。この時、プレス後の下部電極１３表面の凹凸は２μｍ以下に抑えることができる。
【００１８】
次に、図１（ｃ）に示したように、下部電極１３上に、粘度約１０００Ｐａ・ｓの誘電体ペースト１５を用いて、誘電体パターン１４を印刷する。このときの誘電体パターンの平均膜厚は約２０μｍであり、表面の凹凸は約８μｍの差がある。
【００１９】
次に、図１（ｄ）に示したように、油圧プレスを用いたプレス機で印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を誘電体パターン１４の平均膜厚である約２０μｍの１０％以下とすることができる加圧力（１０ＭＰａ）でプレスする。このときのプレス板１２の温度は、セラミックグリーンシート９の有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定している。プレス後の誘電体１６の表面の凹凸は２μｍ以下に抑えることができる。
【００２０】
次に、図１（ｅ）に示したように、誘電体１６上に、図１（ａ）と同様の粘度約１０００Ｐａ・ｓの銀ペーストからなる導電性の導体ペースト１１を用いて、上部電極パターン１７を水平方向に下部電極１３と接触しないように印刷する。このときの上部電極パターン１７の乾燥後の平均膜厚は約２０μｍであり、表面の凹凸は約８μｍの差がある。
【００２１】
次に、図１（ｆ）に示したように、油圧プレスを用いたプレス機で印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を上部電極パターン１７の平均膜厚である約２０μｍの１０％以下とすることができる加圧力（１０ＭＰａ）でプレスする。このときのプレス板１２の温度は、セラミックグリーンシート９の有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定している。プレス後の上部電極１８の表面の凹凸は２μｍ以下に抑えることができる。
【００２２】
次に、図１（ｇ）に示したように、他の回路パターンが印刷されたセラミックグリーンシート１９の積層体上に下部電極１３、誘電体１６及び上部電極１８が順次形成されたセラミックグリーンシート９を積層し、全体を３５ＭＰａ〜５０ＭＰａで加圧する。このときのプレス温度も９０℃に設定する。
【００２３】
その後、層間剥離防止のため、基板の端部を切断した後、８５０℃で１時間の焼成を行うことにより部品内蔵基板を得、この時の上部電極１８と下部電極１３とのショートの発生率はほぼ０％になることが確認できた。また、本プレス処理を行わなかった場合のショートの発生率は、８０〜１００％であった。
【００２４】
本実施の形態１によれば、下部電極パターン１０を形成した後、加圧装置で下部電極パターン１０の面を加圧して平滑な面の下部電極１３を形成し、下部電極１３の上に誘電体パターン１４を形成した後、加圧装置で誘電体パターン１４の面を加圧して平滑な面の誘電体１６を形成し、誘電体１６の上に上部電極パターン１７を形成した後、加圧装置で上部電極パターン１７の面を加圧して平滑な面の上部電極１８を形成するので、下部電極１３と上部電極１８とのショートの発生率を抑制することができる。
【００２５】
また、セラミックグリーンシート９は硬いので加圧したときに割れやすいが、加圧時の温度をセラミックグリーンシート９の有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定しているので、セラミックグリーンシート９は柔軟性を持つようになり、加圧によって割れることがない。
【００２６】
また、プレス板１２の加圧表面の凹凸を、下部電極パターン１０、誘電体パターン１４及び上部電極パターン１７の平均膜厚２０μｍの１０％以下（２μｍ以下）の鏡面加工を施したものとすることによって、より平滑な下部電極１３、誘電体１６及び上部電極１８の面が得られる。
【００２７】
実施の形態２．
図２は、本発明に係るセラミックデバイスの製造方法の実施の形態２を示し、セラミック基板にコンデンサを内蔵したセラミックデバイスの製造方法を示す断面模式図である。
【００２８】
本実施の形態２では、上記実施の形態１と同様のスクリーンマスクを用いており、その構成の説明は省略する。以下、本実施の形態２におけるセラミックデバイスの製造方法を説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示したように、実施の形態１と同様に、スクリーン印刷法を用いて、下部電極パターン１０を印刷する。膜厚、凹凸については上記実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００３０】
次に、図２（ｂ）に示したように、板厚３ｍｍ以上のステンレス製の積層板２２に、下部電極１０が印刷されたセラミックグリーンシート９を載せた状態で、ポリエチレンあるいはポリエチレンにアルミニウムコート処理を施した真空パック２１で包装した後、静水圧プレス機２３を用いて印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を１０ＭＰａでプレスすることにより、図２（ｃ）に示したように、下部電極１３をセラミックグリーンシート９に形成する。このときの水温は、セラミックグリーンシート９の有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定している。プレス後の下部電極１３表面の凹凸は２μｍ以下に抑えることができる。
【００３１】
次に、図２（ｄ）に示したように、上記実施の形態１と同様に、スクリーン印刷法を用いて、誘電体パターン１４を印刷する。膜厚、凹凸については上記実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。
【００３２】
次に、図２（ｅ）に示したように、静水圧プレス機２３を用いて印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を１０ＭＰａでプレスすることにより、図２（ｆ）に示したように、下部電極１３上に誘電体１６を形成したセラミックグリーンシート９を得る。このときの水温は、セラミックグリーンシートの有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定している。プレス後の誘電体１６表面の凹凸は２μｍ以下に抑えることができる。
【００３３】
次に、図２（ｇ）に示したように、上記実施の形態１と同様に、スクリーン印刷法を用いて、上部電極パターン１７を印刷する。膜厚、凹凸については上記実施の形態１同様であるので、説明は省略する。
【００３４】
次に、図２（ｈ）に示したように、静水圧プレス機２３を用いて印刷パターンつきのグリーンシート９を１０ＭＰａでプレスすることにより、図２（ｉ）に示したように、誘電体１６上に上部電極１８を形成したセラミックグリーンシート９を得る。このときの水温は、セラミックグリーンシートの有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定している。プレス後の上部電極１８表面の凹凸は２μｍ以下に抑えることができる。
【００３５】
次に、図２（ｊ）に示したように、他の回路パターンが印刷されたセラミックグリーンシート１９の積層体上に下部電極１３、誘電体１６及び上部電極１８が順次形成されたセラミックグリーンシート９を積層し、全体を３５ＭＰａ〜５０ＭＰａで加圧する。このときのプレス温度も９０℃に設定する。この時のプレス方法は、プレス板１２によるものでも、静水圧プレス機２３によるものでも同様の効果が出ることが確認できている。
【００３６】
その後、上記実施の形態１と同様に、層間剥離防止のため、基板の端部を切断した後、８５０℃で１時間の焼成を行うことにより部品内蔵基板を得、この時の上部電極１８と下部電極１３のショートの発生率はほぼ０％になることが確認できた。また、本プレス処理を行わなかった場合のショートの発生率は、８０〜１００％であった。
【００３７】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様、下部電極１３と上部電極１８とのショートの発生率を抑制することができる。
【００３８】
また、静水圧プレス機２３を用いるので、例えば、セラミックグリーンシート９に凹凸があるような場合でも、凹凸に沿った加圧ができる。
【００３９】
実施の形態３．
図３は、本発明に係るセラミックデバイスの製造方法の実施の形態３を示し、セラミック基板にコンデンサを内蔵したセラミックデバイスの製造方法を示す断面模式図である。
【００４０】
本実施の形態３は、上記実施の形態１と同様のスクリーンマスクを用いおり、その構成の説明は省略する。以下、本実施の形態３におけるセラミックデバイスの製造方法を説明する。
【００４１】
まず、図３（ａ）に示したように、上記実施の形態１と同様に、スクリーン印刷法を用いて、下部電極パターン１０を印刷する。膜厚、凹凸については上記実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【００４２】
次に、図３（ｂ）に示したように、板厚３ｍｍ以上のステンレス鋼製の積層板２２に、下部電極１０が印刷されたセラミックグリーンシート９、さらに、表面の凹凸が下部電極パターン１０の平均膜厚２０μｍの１０％以下（ここでは１μｍ以下）の鏡面加工を施したステンレス鋼製のプレート２４を載せた状態で、ポリエチレンあるいはポリエチレンをアルミニウムコート処理を施した真空パック２１で包装した後、静水圧プレス装置２３を用いて印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を１０ＭＰａでプレスし、図３（ｃ）に示したように、下部電極１３をセラミックグリーンシート９に形成する。このときの水温は、セラミックグリーンシート９の有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定している。下部電極１０の面は、鏡面加工を施したプレート２４の凹凸に沿って、プレス後の下部電極１３表面の凹凸は１μｍ以下に抑えられる。
【００４３】
次に、図３（ｄ）に示したように、実施の形態１と同様に、スクリーン印刷法を用いて、誘電体パターン１４を印刷する。膜厚、凹凸についても実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【００４４】
次に、図３（ｅ）に示したように、静水圧プレス機２３を用いて印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を、図３（ｂ）と同様の方法で、鏡面加工を施したステンレス鋼製のプレート２４を載せた状態において１０ＭＰａでプレスし、図３（ｆ）に示したように、下部電極１３上に誘電体１６を形成したセラミックグリーンシート９を得る。このときの水温は、セラミックグリーンシートの有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定する。プレス後の誘電体１６表面の凹凸は１μｍ以下に抑えることができる。
【００４５】
次に、図３（ｇ）に示したように、上記実施の形態１と同様に、スクリーン印刷法を用いて、上部電極パターン１７を印刷する。膜厚、凹凸については上記実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【００４６】
次に、図３（ｈ）に示したように、静水圧プレス機２３を用いて印刷パターンつきのセラミックグリーンシート９を、図３（ｂ）と同様の方法で、鏡面加工を施したステンレス鋼製のプレート２４を載せた状態において１０ＭＰａでプレスすることにより、図３（ｉ）に示したように、誘電体１６上に上部電極１８を形成したセラミックグリーンシート９を得る。このときの水温は、セラミックグリーンシートの有機成分の軟化温度より高い９０℃に設定する。プレス後の上部電極パターン１７表面の凹凸は１μｍ以下に抑えることができる。
【００４７】
次に、図３（ｊ）に示したように、他の回路パターンが印刷されたセラミックグリーンシート１９の積層体上に下部電極１３、誘電体１６及び上部電極１８が順次形成されたセラミックグリーンシート９を積層し、全体を３５ＭＰａ〜５０ＭＰａで加圧する。このときのプレス温度も９０℃に設定している。この時のプレス方法は、プレス板１２によるものでも、静水圧プレス機２３によるものでも同様の効果が得られることが確認できている。
【００４８】
その後、上記実施の形態１と同様に、層間剥離防止のため、基板の端部を切断した後、８５０℃で１時間の焼成を行うことにより部品内蔵基板を得、この時の上部電極１８と下部電極１３とのショートの発生率はほぼ０％になることが確認できた。また、本プレス処理を行わなかった場合のショートの発生率は、８０〜１００％であった。
【００４９】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様、下部電極１３と上部電極１８とのショートの発生率を抑制することができる。
【００５０】
また、鏡面加工を施したプレート２４を用いているので、下部電極１３、誘電体１６及び上部電極１８の面の凹凸を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、セラミック基板にスクリーン印刷を用いてキャパシタ素子を内蔵させる部品内蔵のセラミックデバイスの製造方法として有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るセラミックデバイスの製造方法の実施の形態１を示す断面図である。
【図２】本発明に係るセラミックデバイスの製造方法の実施の形態２を示す断面図である。
【図３】本発明に係るセラミックデバイスの製造方法の実施の形態３を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
３  スクリーンマスク、４  スクリーンメッシュ、５  エマルジョン、６  開口部、
７  スキージ、９，１９  セラミックグリーンシート、１０  下部電極パターン、
１１  導体ペースト、１２  プレス装置のプレス板、１３  下部電極、
１４  誘電体パターン、１５  誘電体ペースト、１６  誘電体パターン、
１７  上部電極パターン、１８  上部電極、２１  真空パック、２２  積層板、
２３  静水圧プレス機、２４  ステンレス鋼プレート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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