(57)【要約】【課題】本発明はセラミック電子部品に用いられるセラミックグリーンシートに関するものであり、薄層のセラミックグリーンシートを用いて薄層化してもショート率・絶縁耐圧の低下を抑制できる圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそれを用いた高容量・高信頼性の積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】電極パターン１２が形成された下部セラミックグリーンシート１１の上に、セラミックスラリーをオーバーコートすることにより形成した圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシート１５とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０％以上の圧縮率を有する電極パターンを形成したセラミックグリーンシート上に、セラミックスラリーをオーバーコートすることにより形成された電極埋め込みセラミックグリーンシート。
【請求項２】
電極パターン内に樹脂中空粒子を有する請求項１記載の電極埋め込みセラミックグリーンシート。
【請求項３】
電極パターンは、オイル等からなるエマルジョンによる粒子を含む水素の電極ペーストを用いてなる請求項１記載の電極埋め込みセラミックグリーンシート。
【請求項４】
電極パターンは、水をエマルジョン化した粒子を含む非水性電極ペーストを用いてなる請求項１記載の電極埋め込みセラミックグリーンシート。
【請求項５】
電極パターンを形成したセラミックグリーンシートの上面にセラミックスラリーをオーバーコートして１０％以上の圧縮率を有する電極パターンを埋め込む工程を含む電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項６】
電極パターンが形成されたセラミックグリーンシート上に、セラミックスラリーをオーバーコートすることにより電極埋め込みセラミックグリーンシートを形成する工程と、請求項１記載の電極埋め込みセラミックグリーンシートを積層・圧着して積層体を形成する工程と、この積層体を個片化した後焼成する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項７】
１５０ｋｇ／ｃｍ2以上の圧力を加えて加圧積層する請求項６記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項８】
２本の加熱ロールによる加圧で圧縮した請求項１記載の電極埋め込みセラミックグリーンシートを積層・圧着して積層体を形成する工程と、この積層体を個片化した後焼成する工程を含む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、電極パターンが埋め込まれた電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそ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は積層セラミックコンデンサの技術をもとに積層インダクタ、ＬＣフィルタあるいはノイズフィルタとして高密度実装を実現するための電子部品として発展してきている。この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以下のように製造されている。
【０００３】
まず、水もしくは有機溶剤等の分散媒にＢａＴｉＯ3などを主成分とする誘電体組成物と有機バインダ、可塑剤等を加えた後、混合して誘電体のスラリーを作製し、その後ドクターブレード法などによりシート成型して所定厚みの誘電体のセラミックグリーンシート（以下、単にセラミックグリーンシートと呼ぶ）を得る。次に、前記セラミックグリーンシートに電極ペーストを用いてスクリーン印刷法などにより電極パターンを形成した後、この印刷形成された電極が個片化したときに交互に個片の両端に外部と接続できるように表出するように位置あわせを行いながら複数枚積層して積層体を得る。最後に得られた前記積層体を個片化した後１３００℃前後の焼成温度で焼成し、その後個片化した焼成体の両端に表出した電極に接続するように一対の外部電極を形成することにより作製されている。
【０００４】
また、高容量の積層セラミックコンデンサを得るためにセラミックグリーンシートを薄くする場合には電極パターンをセラミックグリーンシートに直接印刷する方法の他に、たとえば下記特許文献１、特許文献２などに開示されているように、電極パターンをＰＥＴフィルムなどの支持体に形成した後セラミックグリーンシートに圧着して電極パターンを転写する方法などが提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−３１１０４号公報
【特許文献２】特開昭６３−３２９０９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、上記従来方法のようにセラミックグリーンシートに直接印刷する場合、高容量を得るためにセラミックグリーンシートを薄くしていくと、電極パターンの印刷時に起こる電極ペーストによるセラミックグリーンシートの侵食が無視できなくなり、ショート率の増大や絶縁耐圧の低下などを招くという問題点を有していた。
【０００６】
また、電極パターンをＰＥＴフィルムなど他の支持体に形成した後セラミックグリーンシートに転写する方法では、電極ペーストによるセラミックグリーンシートの侵食がないことから比較的誘電体層の厚みを薄くすることができるが、例えばセラミックグリーンシートの厚みが２．５μｍを切るような場合にはセラミックグリーンシート自体にピンホールなどの欠陥が発生しやすくなり、ショート率の増加や絶縁耐圧の低下や電極段差の影響で構造欠陥、デラミネーションなどを招くという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、誘電体層または絶縁体層となるセラミックグリーンシートを薄層化してもショート率の悪化・絶縁耐圧の低下を抑制できる圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそ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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、圧縮性を有する電極パターンが形成されたセラミックグリーンシート上に、セラミックスラリーをオーバーコートすることにより電極埋め込みセラミックグリーンシートを形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法は、圧縮性を有する電極パターンを形成したセラミックグリーンシートにセラミックスラリーをオーバーコートすることにより電極段差を軽減し、加圧圧縮することで電極段差を無くした電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法を実現し、この電極埋め込みセラミックグリーンシートを用いて積層することによって、薄層／高積層化時でもデラミネーションあるいはクラックの発生率を抑制し、ショート率・絶縁耐圧低下を抑制した高信頼性の積層セラミック電子部品の製造方法を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
一般に、積層構造のセラミック電子部品は小型化、高性能化に対応できる技術として幅広く実用化されており、特に薄層／高積層化の代表的なセラミック電子部品としては積層セラミックコンデンサが挙げられる。この積層セラミックコンデンサに用いるセラミックグリーンシートとしてはチタン酸バリウムを主成分とする誘電体材料が基本材料であり、電極材料としては高融点のパラジウムなどの貴金属材料とニッケルなどの卑金属材料が最も多く利用されている。本実施の形態１においてもこの積層セラミックコンデンサを例として説明する。
【００１２】
図１は本発明の圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法を説明するための概念図であり、図２は圧縮前の、図３は圧縮後の本発明の圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシートの断面図をそれぞれ示している。
【００１３】
図１および図２および図３において、ＰＥＴなどのベースフィルム１０の上にチタン酸バリウムなどの誘電体を主成分とする下部セラミックグリーンシート１１を形成し、その上に積層セラミックコンデンサの内部電極となるパラジウムまたはニッケルなどの、乾燥後に圧縮性を有する電極ペーストを用いて電極パターン１２を形成する。その後この電極パターン１２を形成した下部セラミックグリーンシート１１の上に下部セラミックグリーンシート１１と同じ組成の誘電体スラリーを用いてオーバーコートすることにより上部セラミックグリーンシート１３を形成することにより電極埋め込みセラミックグリーンシート１５の構成を有している。
【００１４】
この電極埋め込みセラミックグリーンシート１５をこのような構成とすることにより電極パターン１２の電極段差を軽減した構造とすることができ圧縮することで積層したときの段差を無くすことができる。
【００１５】
さらに、この電極埋め込みセラミックグリーンシート１５を２枚積層した場合を考えると、１枚目の電極埋め込みセラミックグリーンシート１５の上部セラミックグリーンシート１３と、２枚目の電極埋め込みセラミックグリーンシート１５の下部セラミックグリーンシート１１が１枚目の電極埋め込みセラミックグリーンシート１５の電極パターン１２と２枚目の電極埋め込みセラミックグリーンシート１５の電極パターン１２との間に配置されるため、誘電体層が２層構造となり、欠陥の確立が高い薄層化時のセラミックグリーンシートにおいても圧縮することで電極段差を低減できることから積層性に優れ、ショートに至る可能性を軽減することができる。この作用は積層数を増やした場合においてショート率を激減することが可能となり、さらに絶縁耐圧の低下を抑制した高信頼性の積層セラミックコンデンサが製造できるという作用効果が得られる。
【００１６】
この圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシート１５の作製方法について図１、図４を用いてさらに詳細に説明する。
【００１７】
まず、誘電率が高くかつ誘電率の温度特性が良好なチタン酸バリウム、アルカリ土類金属化合物、希土類酸化物、遷移金属酸化物からなる誘電体セラミック原料にポリビニルブチラールなどの有機バインダ、ＤＯＰ，ＤＢＰなどの可塑剤等を加えて有機系溶媒中で十分に分散することによって誘電体スラリーとし、その後ドクターブレード法によってＰＥＴフィルムなどのベースフィルム１０上に１．８〜３．８μｍの厚みの異なる下部セラミックグリーンシート１１を作製した。次に、前記下部セラミックグリーンシート１１の上にスクリーン印刷によって樹脂中空粒子１７を体積充填で１０％〜２５％添加した粘度調節されたニッケル電極ペーストを用いて積層セラミックコンデンサの内部電極の電極パターン１２を形成した。
【００１８】
次に、図１に示すように前記電極パターン１２を形成した下部セラミックグリーンシート１１の上面に乾燥厚みが０．２μｍになるように上部セラミックグリーンシート１３をドクターブレード１４によりオーバーコートし、圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシート１５を作製した。このように、セラミックグリーンシートの上面に電極パターンを形成する工程と、前記電極パターンを形成したセラミックグリーンシートの上面にセラミックスラリーをオーバーコートして電極パターンを埋め込む工程から構成することにより、高信頼性を実現する電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法を実現することができる。
【００１９】
次に、電極埋め込みセラミックグリーンシート１５に形成した電極パターン１２が交互に外部と接続できるように３００枚を加圧積層することにより積層体を作製した。
【００２０】
最後に、得られた前記積層体を個片化し、個片化した積層体の脱バインダ処理を行った後ニッケル電極が酸化しない程度の還元雰囲気中にて１３５０℃−２時間の焼成条件で焼成した。
【００２１】
その後、焼成した積層体の両端に一対の外部電極を形成して積層セラミックコンデンサ（実施例１）を得た。
【００２２】
また、図５は比較のための従来の一例としてのセラミックグリーンシートの断面図である。比較のためにベースフィルム３０上に形成した厚み２．０〜４．０μｍの通常のセラミックグリーンシート３１の上面に表面が撥水性を有する電極パターン３２を形成した後、その周囲に水系セラミック誘電体スラリーを用いて段差埋め込み用セラミックグリーンシート３３を形成したセラミックグリーンシート３４を３００枚積層することによって得られる積層セラミックコンデンサを作製した（比較例１）。
【００２３】
さらに、電極パターンをあらかじめＰＥＴフィルム上に形成した後、厚みの異なるセラミックグリーンシートのそれぞれに電極パターンを転写したセラミックグリーンシートを作製し、このセラミックグリーンシートを３００枚積層することによって得られる誘電体厚みの異なる積層セラミックコンデンサを作製した（比較例２）。
【００２４】
（表１）は本発明の実施の形態１によって作製された積層セラミックコンデンサおよび比較例１、比較例２のそれぞれのロットについて、焼成後の積層セラミックコンデンサ１０００個中の構造欠陥を比較して示したものである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
（表１）の結果より、比較例２は電極段差が最も大きくなるために１０００個中５０個の構造欠陥が見られる。また実施例１及び比較例１は段差が解消されることで構造欠陥がないことが分かった。
【００２７】
次に、図８は本発明の実施の形態１の方法によって作製された積層セラミックコンデンサおよび比較例１，２のそれぞれのロットについて、焼成後の誘電体厚みと得られる積層セラミックコンデンサ５００個中のショート率の関係を比較して誘電体層厚みとショート率の関係を示した図である。
【００２８】
比較例２は誘電体層厚みが２．４μｍ程度でもショート率が比較的高く、５０％以上がショート品となっている。また、比較例１では比較例２に比べショート率を低く抑えることができているが、誘電体層厚みが２．０μｍ以下になると顕著にショート率が増加している。これに対して、実施例１においては誘電体層厚みが２．０μｍ以下の領域においてもショート率が低く抑えられているのが分かる。
【００２９】
また、図９は実施例１および比較例１、比較例２のそれぞれのロットにおいて、誘電体層厚みがほぼ２．０μｍの試料の絶縁破壊電圧分布を比較して示した図である。
【００３０】
図９に示すように比較例１は絶縁破壊電圧のばらつきが大きく、分布の最頻値が低くなっている。また比較例２では絶縁破壊電圧のばらつきは比較的小さく抑えられているが、信頼性的に問題となる絶縁破壊電圧の低い試料が比較的多く存在している。これに対して、実施例１は絶縁破壊電圧のばらつきが小さくなっているとともに、比較例２に比べても絶縁破壊電圧の低い試料がより小さくなっていることが分かる。
【００３１】
以上のように、本発明によれば積層性に優れた電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法を実現するとともにこの電極埋め込みセラミックグリーンシートを用いることにより高信頼性の薄層／高積層化に適した積層セラミック電子部品の製造方法を提供することができる。
【００３２】
また、この電極埋め込みセラミックグリーンシート１５は低温焼結配線基板、積層インダクタンス部品および積層複合部品などの積層構造を有するセラミック電子部品に用いることができるものであり、薄層化、高積層化時の焼結時のクラック発生などの構造欠陥を抑制するとともに絶縁信頼性に優れたセラミック電子部品とすることができる。
【００３３】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法について図６を用いて説明する。
【００３４】
まず、実施の形態１で用いた誘電体材料であるセラミック原料に有機バインダ、可塑剤等を加えて有機溶剤中で十分に分散することによって誘電体スラリーとし、その後ドクターブレード法によって２．８μｍの誘電体厚みの下部セラミックグリーンシート１１を作製した。
【００３５】
次に、前記下部セラミックグリーンシート１１にＮｉ粉と水溶性樹脂、可塑剤等からなる水性電極インクに低沸点のオイル等からなるエマルジョン粒子１８を添加分散したものを用いてスクリーン印刷し、圧縮率が７％、１０％、１５％、２０％の積層セラミックコンデンサの内部電極の電極パターン２２を形成した。
【００３６】
次に、実施の形態１と同様の方法により前記電極パターン２２を形成した下部セラミックグリーンシート１１の上面に、誘電体スラリーをオーバーコートして上部セラミックグリーンシート１３を形成することにより電極埋め込みセラミックグリーンシート２５を作製した。
【００３７】
以下、このようにして作製された電極埋め込みセラミックグリーンシート２５を用いて、積層セラミックコンデンサを作製する工程については、実施の形態１と略同等なので省略する。
【００３８】
（表２）は、電極の圧縮率の異なる場合のデラミネーション発生率の比較である。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
（表２）より、誘電体厚みが薄くなるとデラミネーションが発生する傾向にあるが電極圧縮率が１０％以上である場合には、デラミネーションが抑制される。
【００４１】
以上説明してきたように、非水系スラリーから形成されたセラミックグリーンシートの上面に水性電極インク内に低沸点のオイル等からなるエマルジョンによる粒子を用いて電極パターンを形成する工程と、前記電極パターンを形成したセラミックグリーンシートの上面にセラミックスラリーをオーバーコートして圧縮性を有する電極パターンを埋め込む工程から電極埋め込みセラミックグリーンシートを製造することにより、電極パターンの印刷時に起こる電極ペーストによるセラミックグリーンシートへの侵食が抑制できることから、より絶縁信頼性に優れた電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法を実現することができ、このセラミックグリーンシートを用い加圧積層することにより電極段差をなくすことができ高信頼性の積層セラミック電子部品の製造方法を提供することができる。また、同様に電極に圧縮性をもたせる手法として非水溶性電極スラリーへの水添加する方法でも同様の効果を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法について説明する。
【００４３】
図７は本発明の実施の形態３におけるロールプレスを用いた電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法を説明するための概念図である。
【００４４】
まず、実施の形態１で用いた誘電体材料であるセラミック原料に有機バインダ、可塑剤等を加えて有機溶剤中で十分に分散することによって誘電体スラリーとし、その後ドクターブレード法によって２．８μｍの厚みの下部セラミックグリーンシート５１をベースフィルム５０上に作製した。
【００４５】
次に、前記下部セラミックグリーンシート５１にＮｉ粉と水溶性樹脂、可塑剤等からなる水性電極インクに低沸点のオイル等からなるエマルジョンを分散させスクリーン印刷し、積層セラミックコンデンサの内部電極の電極パターン５２を形成した。
【００４６】
その後この電極パターン５２を形成した下部セラミックグリーンシート５１の上に下部セラミックグリーンシート５１と同じ組成の誘電体スラリーを用いてオーバーコートすることにより上部セラミックグリーンシート５３を形成することにより電極埋め込みセラミックグリーンシート５５の構成を有している。
【００４７】
次に、図７に示すように圧縮性を有する電極埋め込みセラミックグリーンシート５５を２本の加圧ロール１６の間で加圧圧縮して電極埋め込みセラミックグリーンシートを作製することができる。
【００４８】
以下、このようにして作製された電極埋め込みセラミックグリーンシート５５を用いて、積層セラミックコンデンサを作製する工程については、実施の形態１と略同等なので省略する。このようにして作製した積層セラミックコンデンサは高信頼性で、絶縁耐圧の高均質な電気特性を示した。
【００４９】
なお、以上説明してきたような技術をもとにして各種の積層セラミック電子部品を実現することができる。例えば、セラミックグリーンシートにフェライト材料を用い、電極材料に銀ペーストを用いるとともに、スルホール構造を実現することにより積層インダクタンス部品を構成することもできる。さらに、積層セラミックコンデンサの技術と前記積層インダクタンス部品の技術を用いて積層ＬＣフィルタという複合構成の積層セラミック電子部品の製造方法を実現することもできる。
【００５０】
以上説明してきたような加圧方法を用いることにより電極パターンの段差を解消した電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法を実現することができ、このセラミックグリーンシートを用いることによって高信頼性の積層セラミック電子部品の製造方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明にかかる電極埋め込みセラミックグリーンシートとその製造方法およびそれを用いた積層セラミック電子部品の製造方法は、セラミックグリーンシートの薄層化、高積層化時においても積層性に優れるとともにショート率を低減できるという作用効果を有し、高容量・高信頼性が要求されるセラミック電子部品、特に、積層セラミック電子部品に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１における電極埋め込みセラミックグリーンシートの製造方法を説明するための概念図
【図２】圧縮前の同電極埋め込みセラミックグリーンシートの断面図
【図３】圧縮後の同電極埋め込みセラミックグリーンシートの断面図
【図４】実施の形態１における中空粒子入りの電極埋め込みセラミックグリーンシートの断面図
【図５】従来のセラミックグリーンシートの断面図
【図６】実施の形態２におけるエマルジョン粒子入りの電極埋め込みセラミックグリーンシートの断面図
【図７】実施の形態３における加圧ロールによる圧縮を説明した図
【図８】誘電体層厚みとショート率の関係を示した図
【図９】絶縁破壊電圧の分布の比較を示した図
【符号の説明】
【００５３】
１０  ベースフィルム
１１  下部セラミックグリーンシート
１２、２２  電極パターン
１３  上部セラミックグリーンシート
１４  ドクターブレード
１５、２５  電極埋め込みセラミックグリーンシート
１６  加圧ロール
１７  樹脂中空粒子
１８  エマルジョン粒子
【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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【図８】
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【図９】
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