(57)【要約】  【課題】  積層セラミックコンデンサ等の電子部品における内部電極および、誘電体層の形成、転写する工程において、前記内部電極ならび前記誘電体層の厚みを薄くかつ均一にすることにより、高積層化を可能とした。また、クラック等の不良の抑制、ショート不良の低減、信頼性の向上を目的とする。  【解決手段】  サーマルヘッド等による、熱転写工法により比較的簡単に、微細で高精度な電極パターン及び薄い誘電体層の形成を可能にする。このため、少なくとも2つ以上のサーマルヘッド等を用いて転写を行うことを特徴とする。  【選択図】図4
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極層とセラミック誘電体層とが、交互に積層されたセラミック電子部品において、ＰＥＴ等のベースフィルム上に均一に保持・形成されたセラミックグリーンシートと、別のＰＥＴ等のベースフィルム上に導電性ペーストを塗布してなる内部電極シートとを、該セラミックグリーンシートと該内部電極シートとが対向するように圧着させ、発熱位置を選択的に制御できる複数のサーマルヘッドを用いて、前記ベースフィルムに対して複数のヘッドを相対的に移動させると共に、転写パターンに対応する所要の電気信号を入力して、ヘッド発熱部の発熱により転写用フィルムから内部電極パターンを熱転写させ、誘電体部ならび誘電体層を他のサーマルヘッドを用いてフィルムから転写されると共に、前記内部電極層は、同一平面内に誘電体部が連続して配置された複数の積層を行いかつ、外部電極を形成したことを特徴とする積層セラミック電子部品。
【請求項２】
内部電極層および誘電体層を形成する熱転写性材料において、少なくとも該内部電極層は、ワックス、導電性金属粉末およびポリマーを含請求項１記載の積層セラミック電子部品。
【請求項３】
前記誘電体層は、少なくともワックス、誘電体粒子およびポリマーを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の積層セラミック電子部品。
【請求項４】
内部電極層とセラミック誘電体層とが、交互に積層されたセラミック電子部品の製造方法
において、ＰＥＴ等のベースフィルム上に均一に保持・形成されたセラミックグリーンシートと、別のＰＥＴ等のベースフィルム上に導電性ペーストを塗布してなる内部電極シートとを、該セラミックグリーンシートと該内部電極シートとが対向するように圧着する工程と、発熱位置を選択的に制御できる複数のサーマルヘッドを用いて、前記ベースフィルムに対して複数のヘッドを相対的に移動させると共に、転写パターンに対応する所要の電気信号を入力して、ヘッド発熱部の発熱により転写用フィルムから内部電極パターンを熱転写する工程と、誘電体部ならび誘電体層を他のサーマルヘッドを用いてフィルムから転写を行う。前記内部電極層は、同一平面内に誘電体部が連続して配置され、上記の各工程を繰り返して積層を行いかつ、外部電極を形成する工程を有することを特徴とする熱転写を用いた積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記ポリマーは、其々のガラス転移点Tgが異なるポリマーを適用し、少なくとも20℃から50℃程度ずらす。ただし軟化点はより低い方が好ましく、可塑剤等の調整に依存することなく、該内部電極層と該誘電体層との間で相対的な硬さを制御する。前記内部電極層とセラミック誘電体層とが、交互に積層され、相対的に硬い層と軟らかい層とが交互になるように積層体上に配置し、加熱および加圧を行うことにより、前記セラミックグリーンシートもしくは、電極層を前記積層体上に転写する工程を備えた請求項４記載の熱転写を用いた積層セラミック電子部品およびその製造方法。
【請求項６】
前記内部電極層をセラミックグリーンシート上に転写する工程では、予め成形されたセラミックグリーンシートに電極層を転写してもあるいは、ベーフィルム上でセラミックグリーンシートを成形しベースフィルム上で剥がした段階で、電極層がセラミックグリーンシート上に転写された状態になるようにする請求項４又は請求項５に記載の熱転写を用いた積層セラミック電子部品およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話、テレビジョンの受動機の電子チューナ、液晶テレビ等の各種電気製品に広く利用される導電性ペースト及びそれを用いたセラミック電子部品の製造方法に関するものである。主として積層セラミックコンデンサ、積層バリスタ、積層圧電素子、積層チップインダクタ等に代表される積層セラッミク電子部品の製造方法に関するもので、特に内部電極層と、セラッミクグリーンシート誘電体中の、誘電体層を熱転写工法によって形成することに特徴ある積層セラッミク電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層型のセラミクス電子部品である積層コンデンサや積層圧電体等は、内部電極と誘電体を交互に積層して積層体を形成し、形成した前記積層体をラミネート（熱圧着）した後に焼成して構成される。図１にセラミック電子部品の代表例として積層セラミックコンデンサを示した。図１において、1は誘電体セラミック層、2は内部電極層、3は外部電極であるこのような従来の積層電子部品の典型的な一例について、以下に説明する。
【０００３】
セラミック電子部品のうち、例えば積層セラミックコンデンサは、前記誘電体層と前記電極層を交互に積層した後、焼成したセラミック素体により構成される。ここで前記内部電極層は、交互にセラミック素体の一方の外面と他方の外面に取り出され、これらの取り出し上部から外部接続用の端子電極が形成される。
【０００４】
従来の積層セラミックコンデンサの製造方法は、まず、チタン酸バリウム等の誘電体材料粉末にバインダ成分としてポリビニルブチラール、可塑剤成分としてベンジルブチルフタレート、溶剤成分として酢酸ブチルを加えて混合し、スラリー化した後ドクターブレード法、カレンダロール法等を用いてＰＥＴ等のベースフィルム上にスラリーを塗工乾燥し、厚み5〜50μmの誘電体セラミック１用のセラミックグリーンシートを形成する。
【０００５】
また、これとは別に、ＰＥＴ等のベースフィルム上に、ニッケルを主成分とする導電性ペーストを用いて印刷法により複数個の厚さ2〜4μmの内部電極層2を並設する。内部電極層2の厚みが薄い場合には、その後の積層セラミックコンデンサの焼成時に内部電極層2が収縮し部分的に不連続な状態となり、静電容量の低下を招くことが危惧されるために少なくとも2μm以上塗工する必要がある。
【０００６】
次に、ベースフィルム面に塗工した前記内部電極層2をセラミックグリーンシート面に熱転写を行う。熱転写したセラミックグリーンシートを複数層積層加圧しセラミックグリーンブロック積層体（図示せず）を形成する。なお、セラミックグリーンシートの積層は、一層ごと交互に転写した前記内部電極層2の長手方向に所定寸法ずらして行う。
【０００７】
次いで、積層グリーンブロックを所定寸法に切断した後、所定条件で焼成し焼結体を作製する。焼結体はその長手方向の両端面には内部電極層2が誘電体セラミック層1を挟んで一層おきに相対する異なる端面に露出した構成となっている。
【０００８】
得られた焼結体に前記内部電極層2が露出した端面に外部電極3を設け積層セラミックコンデンサを完成させる。例えば、特公平5-25381号公報にその方法が開示されている。
【０００９】
しかし、グリーン誘電体層上に内部電極部を形成し積層する構造では、積層時に隣り合う内部電極部間に空間が形成される。積層体を構成し焼成を行う際に、外部電極付近の空間が圧縮されて焼成されるため、内部電極が同一平面内に配置されることはなく端部で湾曲し、端部とその中央部間で段差が生じる。
【００１０】
また、内部電極の厚みのため、積層が高次に進むに従って積層成形体において前記内部電極を含む部分とその周辺部分とに顕著な凹凸を生じる。このとき前記内部電極を含まない部分は凹部となって積層時の圧力が十分に加わりにくい。積層成形体や焼成後の素子においてこの部分でクラックやデラミネーション等の構造欠陥が発生することとなる。
【００１１】
さらに、近年、積層セラミック電子部品は小型化・高容量化の傾向にある。そこで、前記誘電体層を薄層化していくと、段差部において前記誘電体層が切断されやすくなり、このため内部電極間の短絡等の不具合が生じていた。
【００１２】
これらの改善策としてスクリーン印刷法よりも格段に電極厚みを薄くし、かつ乾式で電極形成する熱転写法、またその内部電極の精度を良くする発明がなされている（たとえば特開昭64-42809号公報，特開平3-108709号公報参照）。
【特許文献１】特公平5-25381号公報
【特許文献２】特開昭64-42809号公報
【特許文献３】特開平3-108709号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
積層セラミック電子部品が使用される機器に対しての小型化、軽量化の影響を受け、機器と同様に小型化等の要求がある。しかしながら、上記のような従来の積層電子部品の製造方法を用いて、現在要求されているような小型・大容量のコンデンサを製造するには多くの問題が生じてしまう。例えば、積層セラミック電子部品は積層される各層の厚みを薄くしていく必要があるが、生産性、あるいは構造上の問題から、信頼性において内部電極間の短絡等多くの問題が発生する可能性が高い。
【００１４】
スクリーン印刷方法は、導電性粒子の点接触による導電であり、内部電極の抵抗値が上がると、導電が不確実になり部品の信頼性に問題があることや、昨今の電子部品の軽薄短小化に対応することはできず、内部電極の厚さは1μm以上となってしまうといった欠点がある。
【００１５】
また、成形方法はグリーンシートをスキージでスクリーンを擦するため、グリーンシートが薄くなるとシートにストレスがかかり、シートの破れや変形が起きる等の欠点を有する。
【００１６】
更に、ベースフィルム上に蒸着またはスパッタリングのような薄膜形成法により金属膜を形成する方法は、蒸着工程の設備や工程数の増加、生産性が低いといった欠点を有する。
【００１７】
従って、本発明の目的は、小型で信頼性が高く、容易に製造することが可能な積層セラミック電子部品の提供と、該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
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の問題点を解決するために本発明は、内部電極層とセラミック誘電体層とが、交互に積層されたセラミック電子部品の製造方法において、ベースフィルム上に均一に保持・形成されたセラミックグリーンシートと、別のベースフィルム上に導電性ペーストを塗布してなる内部電極シートとを、該セラミックグリーンシートと該内部電極シートとが対向するように圧着する工程と、発熱位置を選択的に制御できる複数のサーマルヘッドを用いて、ベースフィルムに対して複数のヘッドを相対的に移動させると共に、転写パターンに対応する所要の電気信号を入力して、ヘッド発熱部の発熱により転写用フィルムから内部電極パターンを熱転写する工程と、誘電体部ならび誘電体層を他のサーマルヘッドを用いてフィルムから転写を行う。前記内部電極層は、同一平面内に誘電体部が連続して配置され、上記の各工程を繰り返して積層を行いかつ、外部電極を形成する工程を有することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法である。
また上記の方法を実施するために、内部電極層および誘電体層を形成する熱転写性材料において、少なくとも該内部電極層は、ワックス、導電性金属粉末およびポリマーを含むことを特徴としている。また、該誘電体層は、少なくとも、ワックス、誘電体粒子およびポリマーを含むことを特徴とする。前記ポリマーは、其々のガラス転移点Tgが異なるポリマーを適用し、少なくとも20℃から50℃程度ずらす。ただし軟化点はより低い方が好ましく、可塑剤等の調整に依存することなく、該内部電極層と該誘電体層との間で相対的な硬さを制御する。前記内部電極層とセラミック誘電体層とが、交互に積層され、相対的に硬い層と軟らかい層とが交互になるように積層体上に配置し、加熱および加圧を行うことにより、前記セラミックグリーンシートもしくは、電極層を前記積層体上に転写する工程を備えたことを特徴とする積層セラミック電子部品。なお、上述の内部電極層をセラミックグリーンシート上に転写する工程では、予め成形されたセラミックグリーンシートに電極層を転写してもあるいは、ベーフィルム上でセラミックグリーンシートを成形しベースフィルム上で剥がした段階でで、電極層がセラミックグリーンシート上に転写された状態になるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、本発明における請求項１に係る発明によれば、サーマルヘッドを導体（電極）層/誘電体層で、別々のものを使用することより、軟化点をそろえる必要はなくなる。ただし、軟化点はより低い方が好ましい。そして、サーマルヘッド等の発熱体の消耗を抑制できる。このため低コスト化が可能となる。さらに、（電極）層/誘電体層の転写で、別々のヘッドを用いることにより、個々のヘッドの温度が安定し、転写残りが防止できる。
【００２０】
また、請求項2に係る発明によれば、故意にガラス転移点Ｔｇを20℃〜50℃位ずらすことにより、導体（電極）層/誘電体層の硬さを制御することが可能になる。例えば誘電体層の厚みが薄い場合は導体層を軟らかくする。すなわち、硬い層と軟らかい層が交互に積層されるため積層時の密着性が向上する。このことは、平坦化に良い影響をもたらす。また、誘電体層が厚い場合はその逆も有効であると考えられる。さらに、可塑剤に依存しないで、硬さを変えられるメリットがツイン・ヘッド等の複数のヘッドを用いることによって生ずる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施例であるサーマルヘッドを用いた熱転写工法による積層セラミックコンデンサの製造法について説明する。
(実施例１)
まず、転写媒体としてＰＥＴフィルム(ＥＲ１０６Ｔ  フジコピアン製)を用意し、膜厚が約1.9μmになるように印刷し、その表面に、バインダとしてＩＢＭＡ(積水化学製)8重量部およびスチレン樹脂4重量部、カルバナワックス1〜10重量％をα−テルピネオール(関東化学製  鹿１級)88重量部に溶解させたビヒクルを、従来の内部電極層を印刷成形するときに用いているパターン状のスクリーン版α−25メッシュを用いて印刷を行い、110℃で7分間乾燥させた。図１は本実施例における積層体の断面略図を示し、図2中、6は転写媒体としてのＰＥＴフィルム、5はニッケルペーストと熱可塑性樹脂等を含んだ電極層である。
【００２２】
次に、ＰＥＴフィルム6上に成形した誘電体セラミック粉末(平均粒子径１μm)を含むセラミックグリーンシート13(図４参照)を用意し、従来法と同様に下部無効層であるセラミック誘電体層10を積層し、その上に先に用意したＰＥＴフィルム6上に成形された電極層5を図3に示すように対向させ、サーマルヘッド１により115℃、3kgf/cm2にて約5秒間加熱、加圧を行い、所望のパターン部のみを転写させた。
【００２３】
さらにその上から図4、5の誘電体積層の断面図に示すようにセラミックグリーンシート13を対向させ、誘電体層を転写させた。その上に、同様に電極層9，誘電体セラミック層13を交互に転写させることを繰り返して有効層が150層になるまで行い、さらにその上に、従来法と同様に上部無効層を積層し、切断することにより、セラミックグリーンチップとした。このようにして得られた前記セラミックグリーンチップを、従来法と同様にして400℃、4時間脱脂，1280℃、2時間本焼成を行い、外部電極を形成させて積層セラミックコンデンサとした。
【００２４】
これより、1608型チップコンデンサ素体を得た。得られたチップ型積層コンデンサ素体100個についてそれぞれ、内部解析を行ったところ、デラミネーショ、クラック等欠陥を発生しているものは、全くなかった。
【００２５】
なお、本実施例１においてのニッケルペーストは、他の市販ペーストもしくはそれに準じた内製ペーストでも問題はなく、α−テルピネオール、ＢＬＳ、ＢＢＰは、それぞれ重合度の異なるブチラール樹脂、もしくは熱可塑性の高い樹脂、ＤＯＡ、ＤＯＰ、ＤＢＰ等他の可塑剤、使用した樹脂と相溶する溶媒であれば、印刷性に問題がない限り差し支えない。
【００２６】
(実施例2)
ニッケル金属粉末85重量部、チタン酸バリウム系粉末15重量部の配合比率で導電性粉末を作成し、導電性粉末50重量％、メタクリル酸イソブチルとアクリル酸の重合比90：１の共重合からなる（メタ）アクリル酸アルキルエステルポリマー2重量％、カルバナワックスを1〜25重量％トルエン70/メチルエチルケトン30混合溶媒化で固形分50％になるように配合して、スラリーを作成した。
【００２７】
前記導電金属粉末体は、導体膜を形成するために用いられる。そして、導電性金属粉末材料は、転写性およびインク層の厚みの均一性の観点から80重量％以下が好ましいと考えられる。導電性金属が80重量％を超えるとキャリアフィルム等上への薄い均一なインク層の形成が困難になると考えられる。このスラリーを厚み5μmのキャリアフィルム上に焼成後の厚み1μmとなるように、グラビア印刷を用いて作成した後、乾燥し、熱転写シートを作成した。
【００２８】
次に、チタン酸バリウム系粉末100重量部、ポリビニルブチラール樹脂8重量部、フタル酸ジブチル4重量部にトルエン60/エタノール40混合剤下で固形分45％になるように配合して誘電体スラリーを作成し、シリコーン系離形剤で表面にコーティング処理されたキャリアフィルムの離形処理面に、上記スラリーを用いてドクターブレード法により焼成後の厚みが3μになるようにセラミックグリーンシートを作成し、これをロールに巻き取った。
【００２９】
上記と同じくシリコーン系離形剤で表面処理された厚みが10μとなるようにセラミックグリーンシートを形成し、これをロール状に巻き取って上下無効層のシートとした。
【００３０】
さらに、接着剤付ペットフィルムに貼られた支持体を用意し、この支持体をペットフィルム面にすでに裁断しておいたセラミックグリーンシートの焼成後厚みが80μとなる下部無効層用のシートを、そのセラミックグリーンシートがペットフィルム面に向かい合うように重ねて配置し、シートのキャリアフィルム（厚み38μmのペットフィルム）上から温度80℃、圧力4 kgf/cm2 の条件で加熱圧着した。
【００３１】
さらに、図7に示すように、前記支持体の下部無効層用シート上に、熱転写シートの熱転写インク層側を載し、前記熱転写シートのキャリアフィルム面からサーマルヘッド1を当接し、前記サーマルヘッド1により前記熱転写インク層を加熱加圧し、キャリアフィルムを剥離し、導体膜を転写した。同様の手順で別のサーマルヘッド2、3等（図8参照）を用いて誘電体膜の転写も行い電極層、誘電体セラミック層を交互に転写させることを繰り返して有効層が270層になるまで行う。
【００３２】
作成した積層体を静水圧プレス処理した。この処理はナイロン袋（図示しない）により積層体を被包し真空パックした後、静水圧機（図示しない）に入れ、70℃の水中で100 kgf/cm2圧力を加えることにより行った。
静水圧プレス処理した前記積層体を積層セラミックコンデンサ素体にカットした。この素体を脱バインダ処理した後、還元雰囲気下、1300℃で2時間保持し、さらにアニールして1005型チップコンデンサ素体を得た。
【００３３】
また本実施例においての電極層、誘電体セラミック層の剥離は、他の粘着性テープ等を用いても工法上の問題はない。
【００３４】
得られたチップ型積層セラミックコンデンサについて素体50個についてそれぞれ内部解析を行った結果、クラック不良1個とピンホール不良1個が発生した。
【００３５】
これは、導電性ペーストの有機溶剤がセラミックグリーンシートに移行してなるシートアタックが生じて発生したものと考えられる。  
【００３６】
そこで、若干有機溶剤の量を下げるか、或いは溶剤を含まない乾燥後の熱転写インク層転写することで、シートアタックを制御または、無くすことが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は主として積層セラミックコンデンサ、積層バリスタ、積層圧電素子、積層チップインダクタ等に代表される積層セラッミク電子部品の製造方法に関するもので、特に内部電極層と、セラッミクグリーンシート誘電体中の、誘電体層を熱転写工法によって形成することに特徴ある積層セラッミク電子部品の製造方法に関するものであり、携帯電話、テレビジョンの受動機の電子チューナ、液晶テレビ等の各種電気製品に広く利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】転写積層例示した略断面図である。
【図２】転写シートの形態の中央断面図である。
【図３】サーマルヘッド1を用いた電極層転写時の断面図
【図４】サーマルヘッド2を用いた誘電部転写時の断面図
【図５】電極層と同一平面上に誘電部転写後の断面図
【図６】サーマルヘッド3を用いた誘電層転写時の断面図
【図７】実施例2における内部電極転写時の断面図
【図８】実施例2における誘電体転写時の断面図
【符号の説明】
【００３９】
1は誘電体セラミック層
2は内部電極層
3は外部電極
4は接着層
5はフィラー層（電極層）  
6はＰＥＴ層
7はサーマルヘッド1
8はキャリアフィルム（ＰＥＴ層）
9は内部電極
10はセラミック誘電体層（下部無効層）
11はサーマルヘッド2
12はサーマルヘッド2の凸部
13はセラミックグリーンシート（誘電体セラミック層）
14はサーマルヘッド3
15誘電体埋め込み部
16は粘着層（接着剤層）
【図１】
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【図３】
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【図２】
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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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