JP2008244313A - 積層電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】段差吸収層を、電極との間に隙間を生じることなく形成することにより、積層電子部品の変形を防止することができる積層電子部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】セラミックグリーンシート１の面上に、電極２と、電極２を取り囲むように配置された枠３とを形成する。更に、セラミックグリーンシート１の面上において電極２と、枠３との間の領域に段差吸収用の流動性ペースト４１を塗布する。そして、流動性ペースト４１が塗布されたセラミックグリーンシート１を含む複数枚のセラミックグリーンシートを積層する。
【選択図】図４

Description

本発明は、積層電子部品の製造方法に関する。

一般に、積層セラミックコンデンサなどの積層電子部品は、セラミックグリーンシートの面上に電極を形成し、このセラミックグリーンシートを複数枚積層することによって製造される。このように積層電子部品においてはセラミックグリーンシートを積層することになるから、電極が形成されている部分と、電極が形成されていない部分との間で、積層数に応じて電極の厚みによる段差が累積し、最終製品としてみた積層電子部品に変形が生じがちである。そこで、セラミックグリーンシートの面上において電極の周囲に段差吸収層を形成することにより、電極の厚みによる段差の解消を図るのが一般的である。

ところで、近年、移動体通信機器などの電子機器に対する小型化の要求が強まるに伴い、それに搭載される積層電子部品に対しても小型化の要求が強まっている。特に、積層セラミックコンデンサの場合、小型化だけでなく大容量化も求められているから、限られた寸法で容量を確保するため、セラミックグリーンシートの薄層化及び多層化が進められている。このような状況下では、電極の厚みによる影響が大きくなるから、段差吸収層を、電極間の領域に一致するように形成することが望ましい。

ところが、段差吸収層を、電極間の領域に一致するように形成するのは難しい。例えば、段差吸収層を、スクリーン印刷で形成する場合、製版の位置ずれや伸び縮み等があるので、製版の開口部を、完全に、段差吸収層を形成すべき位置に合わせることは難しい。製版の開口部が、段差吸収層を形成すべき位置からずれた場合、段差吸収用のペーストが電極に乗り上げた状態で印刷されてしまい、かえって段差を生じる恐れがある。

かといって、製版の開口部を、電極間の領域よりも狭めに設定すると、特許文献１の図３に示されているように、段差吸収用ペーストが、電極との間に隙間を生じた態様で印刷されることになる。段差吸収用ペーストと電極との間に隙間があると、その隙間部分でセラミックグリーンシートが湾曲してしまうので、段差を完全には吸収できない。

特許文献２は、電極の周縁部を傾斜面として形成し、傾斜面に重なるように段差吸収用ペーストを塗布する技術を開示している。しかし、この開示技術によっても、段差吸収層を、電極間の領域に一致するように形成することは難しい。
特開２００３−１７３６２号公報 特開２０００−３１１８３１号公報

本発明の課題は、段差吸収層を、電極との間に隙間を生じることなく形成することにより、積層電子部品の変形を防止することができる積層電子部品の製造方法を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る積層電子部品の製造方法では、セラミックグリーンシートの面上に、少なくとも一つの電極と、前記電極を、間隔を隔てて取り囲む枠とを形成する。更に、前記枠内の領域であって前記電極が形成されていない領域に、段差吸収用の流動性ペーストを形成する。そして、前記流動性ペーストが形成された前記セラミックグリーンシートを含む複数枚のセラミックグリーンシートを積層する。

上述した本発明に係る積層電子部品の製造方法では、セラミックグリーンシートの面上に、少なくとも一つの電極と、電極を、間隔を隔てて取り囲む枠とを形成する。更に、枠内の領域であって電極が形成されていない領域に、段差吸収用の流動性ペーストを形成する。上記プロセスによれば、ペーストが、電極との間に隙間を生じた態様で塗布された場合でも、ペーストを、枠によって堰き止めながら流動させ、拡散させることができるので、電極との間の隙間を埋めることができる。従って、ペーストからなる段差吸収層を、電極との間に隙間を生じることなく形成することができるから、セラミックグリーンシートを積層することにより製造される積層セラミック電子部品の変形を防止することができる。

更に、段差吸収用のペーストを、枠によって堰き止めながら流動させ、電極が形成されていない領域の全面にわたって拡散させることができるので、段差吸収層を、電極が形成されていない領域内に均一な厚みで形成することができる。

以上述べたように、本発明によれば、段差吸収層を、電極との間に隙間を生じることなく形成することにより、積層電子部品の変形を防止することができる積層電子部品の製造方法を提供することができる。

図１は本発明に係る積層電子部品の製造方法を実施するのに用いられる積層電子部品製造装置を概略的に示す図である。図示の積層電子部品製造装置は、塗布ステージＳ１、乾燥ステージＳ２、電極／枠印刷ステージＳ３、乾燥ステージＳ４、段差吸収層印刷ステージＳ５、乾燥ステージＳ６、切断ステージＳ７及び積層ステージＳ８を備えている。ここでは、積層電子部品として積層セラミックコンデンサを製造するものとする。

ローラー９１から繰り出された可撓性支持体９は、まず、塗布ステージＳ１に供給される。塗布ステージＳ１では、ドクターブレードなどの塗布装置８１を用いて、可撓性支持体９上にセラミックペースト１１を塗布する。これにより、可撓性支持体９上に連続的に形成されたセラミックグリーンシート１が得られる。セラミックペースト１１は、セラミック粉、バインダ及び溶剤等を混合することにより調製できる。

次に、乾燥ステージＳ２で乾燥機８２を用い、セラミックグリーンシート１を乾燥させる。

次に、セラミックグリーンシート１は、電極／枠印刷ステージＳ３に付される。電極／枠印刷ステージＳ３では、印刷機８３を用いて、セラミックグリーンシート１に電極及び枠を印刷する。電極及び枠の印刷については、本発明の特徴に関わるため、図２及び図３を参照して詳しく説明する。

図２及び図３に示すように、セラミックグリーンシート１の面上に、複数の電極２及び枠３を形成する。電極２は、導体粉、溶剤及びバインダなどを混合した導体ペーストを、所定パターンで印刷し、乾燥させることにより形成することができる。印刷手法としては、スクリーン印刷法、グラビア印刷法や凸版印刷法等を採用できる。電極２０は、互いにセラミックグリーンシート１１の長さ方向Ｘに間隔を隔て、かつ、セラミックグリーンシート１１の幅方向Ｙに間隔を隔てて、行列状の配置となるように形成される。

枠３も、電極と同様にして、ペーストを所定パターンで印刷し、乾燥させることにより形成することができる。枠３は、電極２のそれぞれを個別に取り囲み、かつ、電極２のそれぞれとの間に間隔Ｄ２を隔てるように形成される。枠３内の領域であって電極２が形成されていない領域を、参照符号６で示す。

図示実施形態の場合、枠３は、幅方向Ｙに延びる帯状部分３１と、長さ方向Ｘに延びる帯状部分３２とを格子状に組み合わせた形状となっており、第１の切断予定線Ｃ１及び第２の切断予定線Ｃ２に重なって形成される。第１の切断予定線Ｃ１は、長さ方向Ｘに隣り合う電極２の間で、幅方向Ｙに沿って延びる切断予定線である。また、第２の切断予定線Ｃ２は、幅方向Ｙに隣り合う電極２の間で、長さ方向Ｘに沿って延びる切断予定線である。

また、図示の枠３は、各電極２の周りを、切れ目なしに取り囲む態様で形成されるが、これと異なり、部分的に切れ目があってもよい。

枠３の形成に用いられるペーストとしては、任意に選択することができ、電極形成用のペーストとは異なるペースト、または、電極形成用のペーストと同じペーストの何れも採用することができる。

ただ、枠形成用のペーストとして電極形成用のペーストとは異なるペーストを採用した場合、電極２を印刷した後に枠３を印刷するか、または、枠３を印刷した後に電極２を印刷する必要があるので、印刷工程が増える。

これに対し、枠形成用のペーストとして電極と同じペーストを採用した場合、電極２及び枠３を同時に印刷することができるので、印刷工程を減らすことができる。スクリーン印刷法を例として具体的に説明すると、枠形成用のペースト及び電極形成用のペーストを、同一の製版を用いて印刷することができるから、電極２の形成及び枠３の形成を一つの印刷工程で同時に行なうことができる。

再び図１に戻る。電極２及び枠３が形成されたセラミックグリーンシート１は、乾燥ステージＳ４に付される。乾燥ステージＳ４では、乾燥機８４を用いて、電極２を形成するペースト、及び、枠３を形成するペーストを乾燥させる。

次に、セラミックグリーンシート１は、段差吸収層印刷ステージＳ５に付される。段差吸収層印刷ステージＳ５では、印刷機８５を用いて段差吸収用のペースト４１を印刷する。この段差吸収層印刷ステージＳ５も、本発明の特徴に関わるため、図４〜図８を参照して詳しく説明する。ここでは、段差吸収用のペースト４１を印刷するための手法として、スクリーン印刷法を採用するものとする。

まず、図４を参照すると、スクリーン印刷法に用いられる製版５が示されている。製版５は、版枠などに張られたスクリーンメッシュ５１に樹脂５２を塗布することにより製造することができる。更に製版５には、ペーストを被印刷物に印刷するための開口部５３が、設けられている。開口部５３には、スクリーンメッシュ５１が現れている。

段差吸収用のペーストを塗布するにあたっては、製版５を、その開口部５３が電極２と枠３との間隔Ｄ２に対応した位置となるように配置する。そして、製版５に段差吸収用のペースト４１を載せ、矢印Ａ１に示すように、スキージ５７を製版５上で摺動させる。これにより、段差吸収用のペースト４１を、製版５の開口部５３から押し出し、図５に示すように、電極２と枠３との間隔Ｄ２内に塗布することができる。

段差吸収用のペースト４１としては、基本的には、セラミックグリーンシート１の形成に用いられるセラミックペーストと同じものを用いることができる。例えば、セラミック粉、バインダ及び溶剤を混合したものを用いることができる。

従来、段差吸収用のペーストについては、ペーストを塗布した後、ペーストをその位置にとどまらせ、形状を保持することを前提としていた。このため、段差吸収用のペーストとしては、粘度が大きくて流動性の低いものを用いていた。

これに対し、本発明では、段差吸収用のペースト４１を塗布した後、流動させて拡散させる必要があるので、粘度が小さくて流動性の高いものを用いる。ペースト粘度の数値例を挙げると、粘度計のせん断速度を８秒^−１程度に設定した低速の領域でみて、ペーストの粘度が５〜１５パスカル秒の範囲であることが好ましい。ペーストの粘度が１５パスカル秒よりも大きい場合、必要な流動性を確保できない恐れがある。また、ペーストの粘度が５パスカル秒未満の場合、製版５のスクリーンメッシュ５１からペーストが漏れ出してしまう恐れがある。

また、ペースト４１の構成成分については、基本的には、セラミックグリーンシート１の形成に用いられるセラミックペーストと同じものを採用することができる。例えば、セラミック粉、バインダ及び溶剤を構成成分とすればよい。この場合、ペーストの粘度は、溶剤の種類または混合比などを変更することにより調整できる。

再び図４を参照すると、図示の製版５では、開口部５３の開口寸法Ｄ１が、電極２と枠３との間隔Ｄ２よりも狭くなるように設定されている。詳しくは、開口部５３の開口寸法Ｄ１とは、開口部５３を、その下側から見たときの開口寸法を指す。また、電極２と枠３との間隔Ｄ２とは、電極２の上面２１の高さ位置で見たときの電極２及び枠３間の間隔を指す。

製版５の開口部５３の開口寸法Ｄ１が電極２と枠３との間隔Ｄ２よりも狭いという上記条件に加えて、製版５を、開口部５３の中心位置５３１が電極２と枠３との間の中心位置６１に一致するように狙って配置することによって、開口部５３と電極２との間にギャップＤ２１を生じさせ、かつ、開口部５３と枠３１との間にギャップＤ２２を生じさせることができる。

そして、この状態で、製版５の開口部５３から段差吸収用のペースト４１を押し出すことにより、図５に示すように、ペースト４１を、電極２からギャップＤ２１を隔て、かつ、枠３からギャップＤ２２を隔てた態様で塗布することができる。

図６は、段差吸収用のペーストを塗布した状態を、上側から示す平面図である。図５及び図６を参照すると、段差吸収用のペースト４１は、電極２と枠３との間で、電極２を取り囲む環の形状となるように塗布される。ペースト４１は、電極２の全周にわたり、電極２から長さ方向ＸのギャップＤ２１及び幅方向ＹのギャップＤ２３を隔て、かつ、枠３から長さ方向ＸのギャップＤ２２及び幅方向ＹのギャップＤ２４を隔てた態様で塗布される。

塗布されたペースト４１は、それ自体が有する流動性によって、枠３で堰き止められながら流動し、矢印Ａ２に示すように拡散する。この結果、図７に示すように、ペースト４１でなる段差吸収層４２を、電極２との間に隙間を生じることなく形成することができる。

また、ペースト４２を、枠３によって堰き止めながら流動させ、電極２と、枠３との間の領域全面にわたって拡散させることができるので、図７に示すように、ペースト４１でなる段差吸収層４２を、電極２と、枠３との間の領域内に均一な厚みＴ１で形成することができる。

また、図８に示すように、セラミックグリーンシート１に対する電極２の段差Ｔ０を、段差吸収用ペースト４１で完全に埋めるためには、段差吸収用ペースト４１の塗布量Ｖ１が、電極２と、枠３との間に形成される容積Ｖ０とほぼ等しくなければならない。従って、ペースト４１を塗布した後、拡散させることを考えると、塗布された時点での段差吸収用ペースト４１の高さ位置Ｈは、電極２の上面２１よりも高くしておく必要がある。

また、ペーストを塗布する方法としては、上述したスクリーン印刷法に限定されることはない。例えば、スクリーン印刷法以外の印刷方法として、マスクプレートを用いた印刷法、グラビア印刷法または凸版印刷法を採用することもできる。また、本発明で用いられる段差吸収用ペーストは、粘度が小さくて流動性が高いので、スプレーなどの噴射装置からペーストを噴射し、電極と枠との間の領域に吹き付けるといった方法を採用することもできる。

再び図１に戻る。電極２、枠３及び段差吸収層４２が形成されたセラミックグリーンシート１は、乾燥ステージＳ６に付される。乾燥ステージＳ６では、乾燥機８６を用いて、段差吸収層４２を構成するペーストを乾燥させる。

乾燥ステージＳ６の後、可撓性支持体９がローラー９２に巻き取られるとともに、セラミックグリーンシート１が可撓性支持体９から剥離され、切断ステージＳ７に付される。切断ステージＳ７では、連続的に形成されたセラミックグリーンシート１を、切断刃８７によって、一定の長さごとに切断する。これにより、電極２、枠３及び段差吸収層４２を備えたセラミックグリーンシート１が、複数枚得られる。

次に、積層ステージＳ８で、セラミックグリーンシート１を積層する。積層ステージＳ８を、図９に基づいて説明する。図９に示すように、積層台８８上で、電極２、枠３及び段差吸収層４２を備えたセラミックグリーンシート１を、長さ方向Ｘに交互に位置をずらして積み重ねる。また、幅方向Ｙ（図２参照）でみると、セラミックグリーンシート１は、位置をずらすことなく積み重ねられる。このようにして、セラミックグリーンシート１を積層した構造のシート積層体１０が得られる。

次に、シート積層体１０を、その積層方向に加圧した後、切断予定線Ｃ１及びＣ２（図２参照）に沿って切断する。シート積層体を切断するための手法としては、円盤状の切断刃を回転させてシート積層体を切削する回転刃切断法などを採用することができる。切断予定線Ｃ１の両側には、切断の際に切削される切り代Ｄ４がある。図示実施形態の場合、枠３が形成されている部分は、その切り代Ｄ４内に含まれているので、切断の際に枠３を除去することができる。従って、枠３を形成するためのペーストとして、電極２と同じペーストを採用しても、電極２とのショートが生じる恐れはない。

このようにしてシート積層体を切断することにより、積層グリーンチップが得られる。この後、その積層グリーンチップに対して、脱バインダ、焼成及び端子電極形成などの周知の工程を行うと、積層電子部品が得られる。

図１０は、本発明に係る積層電子部品の製造方法において、枠の形状パターンの別の例を示す図である。図示において、先の図２に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。

図２との対比において、図１０では、枠３は、切断予定線Ｃ１、Ｃ２の位置を除いた領域に形成されている。この態様の利点は、切断予定線Ｃ１、Ｃ２に沿ってシート積層体を切断する際、枠が形成されている部分に切断刃が入ることがないので、切断刃の磨耗を低減できる点にある。

図１１は、本発明に係る積層電子部品の製造方法において、枠の形状パターンの更に別の例を示す図である。図示において、先の図２に現れた構成部分と同一性ある構成部分には、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。

図２との対比において、図１１では、枠３は、長さ方向Ｘ及び幅方向Ｙに沿って行列状に配置された複数の電極２の全体を取り囲むように、形成されている。この態様の場合、段差吸収用の流動性ペーストを、電極２と枠３との間隔のみならず、電極２同士間の間隔にも塗布する。電極２間の間隔と、製版の開口部との関係について、図１２を参照して説明する。

段差吸収用のペーストを塗布するにあたっては、製版５を、その開口部５３が電極２間の間隔Ｄ６に対応した位置となるように配置する。図示の製版５では、開口部５３の開口寸法Ｄ５が、電極２間の間隔Ｄ６よりも狭くなるように設定されている。電極２間の間隔Ｄ６とは、電極２の上面２１の高さ位置で見たときの電極２間の間隔を指す。

製版５の開口部５３の開口寸法Ｄ５が電極２間の間隔Ｄ６よりも狭いという上記条件に加えて、製版５を、開口部５３の中心位置５３１が電極２間の中心位置６２に一致するように狙って配置することによって、開口部５３と電極２との間にギャップＤ６１を生じさせることができる。

そして、この状態で、矢印Ａ１に示すように、スキージ５７を製版５上で摺動させ、製版５の開口部５３からペースト４１を押し出す。これにより、ペースト４１を、電極２間の間隔Ｄ６内に、電極２からギャップＤ６１を隔てた態様で塗布することができる。

その後の工程については、図５〜図８を参照して説明した通りであるので、説明を省略する。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明に係る積層電子部品の製造方法を実施するのに用いられる積層電子部品製造装置を概略的に示す図である。 電極及び枠を形成する工程を説明するための図である。 図２の３−３線に沿った拡大断面図である。 段差吸収層を形成する工程を説明するための図である。 図４に示した後の工程を示す図である。 図５に示した工程において、段差吸収用のペーストを塗布した状態を、上側から示す平面図である。 図５及び図６に示した後の工程を示す図である。 段差吸収用ペーストの塗布量と、電極及び枠の間に形成される容積との関係を説明するための図である。 セラミックグリーンシートを積層する工程を説明するための図である。 枠の形状パターンの別の例を示す図である。 枠の形状パターンの更に別の例を示す図である。 図１１に示された枠の形状パターンについて、電極間の間隔と、製版の開口部との関係を説明するための図である。

符号の説明

１ セラミックグリーンシート
２ 電極
３ 枠
４１ 段差吸収用の流動性ペースト

Claims (7)

1. 積層電子部品の製造方法であって、
   セラミックグリーンシートの面上に、少なくとも一つの電極と、前記電極を、間隔を隔てて取り囲む枠とを形成し、
   前記枠内の領域であって前記電極が形成されていない領域に、段差吸収用の流動性ペーストを形成し、
   前記流動性ペーストが形成された前記セラミックグリーンシートを含む複数枚のセラミックグリーンシートを積層する、
   工程を含む製造方法。
2. 請求項１に記載された製造方法であって、前記流動性ペーストは、前記電極及び前記枠からギャップを隔てて形成される、製造方法。
3. 請求項１または２に記載された製造方法であって、前記流動性ペーストは、製版を用いて前記セラミックグリーンシートの面上に印刷される、製造方法。
4. 請求項３に記載された製造方法であって、
   前記製版は、前記流動性ペーストを印刷するための開口部を有し、前記開口部の寸法が前記電極と前記枠との間隔よりも狭くなっており、
   前記流動性ペーストを印刷するにあたって前記製版を、前記開口部が前記電極と前記枠との間隔に対応した位置となるように配置する、
   製造方法。
5. 請求項３に記載された製造方法であって、
   前記電極は、複数であり、互いに間隔を隔てて形成され、
   前記製版は、前記流動性ペーストを印刷するための開口部を有し、前記開口部の寸法が前記電極間の間隔よりも狭くなっており、
   前記流動性ペーストを印刷するにあたって前記製版を、前記開口部が前記電極間の間隔に対応した位置となるように配置する、
   製造方法。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載された製造方法であって、前記電極と前記枠とは、同じペーストから形成される、製造方法。
7. 請求項６に記載された製造方法であって、前記電極と前記枠とは、同時に形成される、製造方法。
   

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