JP4000050B2 - セラミック積層体の製法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック積層体の製法に関し、特に、配線基板や積層セラミックコンデンサのようにセラミックグリーンシートおよび導体パターンが薄層多層化されたセラミック積層体の製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、セラミック積層体中に導体パターンが形成された配線基板や積層セラミックコンデンサは、小型薄型化および高寸法精度が求められている。このため、例えば、積層セラミックコンデンサでは、小型高容量化に対して、セラミックグリーンシートや導体パターンの薄層化および多層化が進められている。
【０００３】
通常、このような積層セラミックコンデンサは、先ず、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを複数形成し、次に、該導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数重ねて一括積層して母体積層体が形成され、さらに、この母体積層体を所定位置で切断し焼成して製造される。
【０００４】
しかしながら、上記のように、セラミックグリーンシートの表面に導体パターンを形成する工程や、予め導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、一括で複数積層する工程を用いる製法では、用いるセラミックグリーンシートが極めて薄いために、印刷時や積層中にセラミックグリーンシートにシワが生じたり、積層後においては、このシワにできる空間によってセラミックグリーンシートと導体パターンとの間にデラミネーションが発生しやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題に対処したものとして、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に開示された製法によれば、図６示すように、支持体５１上に載置した通常のセラミックグリーンシート５３ａの表面に、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂを重ね合わせ、次に、この密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂの表面に導体ペーストを印刷して導体パターン５５を形成し、次に、この密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂ上に形成された導体パターン５５を覆うように、再び、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂを重ね合わせる。そして、導体パターン５５を形成する工程と密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂを重ね合わせる工程を繰り返して母体積層体６３を形成するものである。即ち、逐次積層工程を用いることにより、前記した一括積層工程において問題となったセラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂのシワや母体積層体６３に発生するデラミネーションを防止できると、記載されている。
【０００６】
また、近年では、セラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂの薄層化および多層化に伴い、セラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂ上に形成された導体パターン５５の厚みによる段差を無くす工夫が図られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
この特許文献２に開示されたセラミック積層体の製法では、図７に示すように、セラミックグリーンシート８１の主面上に形成された導体パターン８３と同じ高さのセラミックパターン８５が形成され、これにより導体パターン８３の厚みによる段差を実質的に無くすことができ、導体パターン８３の厚みの影響を受けない状態で、セラミックグリーンシート８１を積層することができる。
【０００８】
また、このようなセラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシート８１の主面上に、導体パターン８３およびセラミックパターン８５を形成し、次いで、これらの導体パターン８３およびセラミックパターン８５が形成された複数のセラミックグリーンシート８１を一括積層することにより母体積層体８６が形成される、と記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特公平８−４０４５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１１８３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された製法を用いたとしても、用いるセラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂと導体パターン５５との厚み差が無いほどにセラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂの厚みが薄くなった場合には、やはり、層数の増加によって導体パターン５５による段差の影響が現れ、このため母体積層体６３や切断後の積層成形体に発生するデラミネーションを解消できないという問題が依然として残っていた。
【００１１】
また、上記の特許文献２に開示された製法では、導体パターン８３とセラミックパターン８５とが接するように形成する製法では、通常、セラミックパターン８５を形成するスクリーン印刷の精度が３０〜２００μｍ程度あり、このような印刷の位置ずれのためにセラミックパターン８５の一部が導体パターン８３上に乗り上げてしまい、段差を逆に助長する結果を招いてしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、積層セラミックコンデンサ等、セラミック積層体の低コスト化の要求に応えるために、製造工程においてはワーク（切断してセラミック積層体となる前の母体積層体）の大面積化が行われており、このため、ますます印刷による位置ずれの問題が顕在化してきている。
【００１３】
そこで、このような印刷によるセラミックパターン８５の位置ずれの問題を回避するために、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート８１上に形成した導体パターン８３からセラミックパターン８５を離して形成する製法が考えられる。
【００１４】
このような製法では、印刷によるセラミックパターン８５の位置ずれは抑制できるものの、図９（ａ）、（ｂ）から明らかなように、セラミックパターン８５が導体パターン８３の周囲に相似形状に開口するように形成されているために、導体パターン８３の角縁８９と、その角縁８９から外側の位置に対向するセラミックパターン８５の角部９１との間隔ｄ２が、導体パターン８３の外縁９３とその外縁９３に対向するセラミックパターン８５の内縁９５との間隔ｄ１よりも広くなっている。
【００１５】
一般に、導体パターン８３およびセラミックパターン８５が形成されたセラミックグリーンシート８１を積層し、加圧加熱して一体化することが行われるが、上記のように、導体パターン８３の角縁８９とセラミックパターン８５の角部９１との間の隙間８７は、他の部分よりも間隔が大きいために、積層時の加圧加熱によってもセラミックパターン８５が埋まり難く、セラミックパターン８５の角部９１付近の上面に積層されるセラミックグリーンシート８１との密着性が低下し易い。しかも、セラミックパターン８５の角部９１付近は母体積層体６３を個体に切断する際の切断線が交差する領域にも近いことから切断時に積層界面が剥離しやすく、焼成後においてはデラミネーションが発生しやすいという問題があった。
【００１６】
従って、本発明は、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンによる段差を解消できるとともに、セラミックグリーンシート間の密着不良並びに焼成後のデラミネーションを防止できるセラミック積層体の製法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック積層体の製法は、（ａ）支持体上にセラミックグリーンシートを載置する工程と、
（ｂ）該セラミックグリーンシートの表面に矩形状の導体パターンを形成する工程と、
（ｃ）該導体パターンが形成された前記セラミックグリーンシートの上面に、別のセラミックグリーンシートを重ね合わせる工程と、
（ｄ）（ｂ）および（ｃ）工程を繰り返して、該セラミックグリーンシートと前記導体パターンとが交互に積層された母体積層体を形成する工程と、
（ｅ）該母体積層体を所定位置で切断して積層成形体を形成する工程と、
を具備するセラミック積層体の製法において、
前記母体積層体の前記セラミックグリーンシートの主面上における前記導体パターンが形成される領域を囲む部分にセラミックパターンを形成するとともに、前記導体パターンの外縁と、該導体パターンの外縁に略平行な前記セラミックパターンの内縁との間の間隔をＤ１、前記導体パターンの外角縁と前記外角縁の外側に位置する前記セラミックパターンの内角縁との最短間隔をＤ２としたときに、Ｄ１≧Ｄ２の関係を満足することを特徴とする。
【００１８】
また、上記セラミック積層体の製法では、Ｄ２／Ｄ１≦０．８の関係を満足することが望ましい。
【００１９】
この製法によれば、セラミックグリーンシート上に形成した導体パターンに隣接してセラミックパターンが形成されることから、薄層化されたセラミックグリーンシートを用いる場合であっても、そのセラミックグリーンシートの密着性まで考慮することなく導体パターンによる段差を容易に低減することができる。
【００２０】
また、導体パターンの直線状の外縁とセラミックパターンの直線状の内縁との間隔に比較して、導体パターンの角縁とセラミックパターンの角部との間の隙間を狭くすることにより、導体パターンの角縁とセラミックパターンの角部との隙間にセラミックパターンが埋まり易くなる。このため、この隙間に埋まったセラミックパターンと、その上面側に積層されるセラミックグリーンシートとの密着性を高めることができる。
【００２１】
また、セラミックパターンの角部での密着性が高まることにより、積層体を個体に切断する際の積層界面の剥離をも抑制でき、焼成後においてもデラミネーションの発生を防止できる。
【００２２】
上記セラミック積層体の製法では、セラミックパターンの厚みをｔ１、導体パターンの厚みをｔ２としたときに、ｔ１＞ｔ２の関係を満足することが望ましい。
【００２３】
このようにセラミックパターンの厚みを導体パターンの厚みよりも厚くすることにより、積層時に用いる吸着ヘッドの吸着面がセラミックパターンにのみ接触して、導体パターンに接触しないことから、導体パターンの変形や吸着ヘッドによる型跡が付き難くできる。このため、本来絶縁されるべき領域にまで導体パターンが延出したりすることがないことから、セラミック積層体の絶縁不良や短絡を防止することができきる。
【００２４】
また、このような条件で作製した仮積層体では、導体パターンとセラミックグリーンシートとの間に隙間が形成されやすいことから積層時の吸引力が高まり母体積層体の密着性を高めることができる。
【００２５】
上記セラミック積層体の製法では、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成することが望ましい。導体パターンは金属粉末を含有するために着色されており、通常、セラミック粉末が白色系であることから、導体パターンとセラミックグリーンシートとの色のコントラストがつきやすく、導体パターンを基準にして、この後に形成するセラミックパターンのパターン印刷の位置どりが容易にできる。
【００２６】
上記セラミック積層体の製法では、母体積層体は、セラミックグリーンシートの主面上における導体パターンが形成される領域を囲む部分にセラミックパターンを形成した後に、該セラミックパターンの内側に導体パターンを形成して作製されることが望ましい。
【００２７】
即ち、セラミックパターンによる囲いを先に形成することにより、導体パターンの周辺がセラミックパターンに囲まれた状態となり、低粘度の導体ペースト用いて印刷したとしても、にじみを抑制でき、例えば、積層セラミックコンデンサの静電容量のばらつきや短絡を防止することができる。
【００２８】
上記セラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシートは、キャリアフィルムが貼り合わされたものであり、前記セラミックグリーンシートを前記支持体上のセラミックグリーンシート上面に重ね合わせた後に、前記キャリアフィルムを剥離する工程を具備することが望ましい。即ち、本発明のように、セラミックグリーンシートを逐次積層する場合には、セラミックグリーンシートが、その片面側でキャリアフィルムによって支持されている方が、両パターンを印刷するときや、そのセラミックグリーンシートを下層側の導体パターンおよびセラミックパターン上に重ね合わせるときも加圧加熱等によるシワを抑制することができる。
【００２９】
また、このように加圧面側にキャリアフィルムが貼り合わされていると、セラミックグリーンシートを重ね合わせるときに用いる積層ヘッドとセラミックグリーンシートとが、キャリアフィルムを介して接することとなり、熱や圧力をより緩やかに伝えることができ、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシートの上面側の熱による変質等が抑制され、このセラミックグリーンシートの均質性を維持できる。さらには、セラミックグリーンシート上のゴミの付着も防止できる。
【００３０】
上記セラミック積層体の製法では、（ｃ）工程における導体パターンの厚みをｔ２、セラミックグリーンシートの厚みをｔ３としたときに、ｔ２／ｔ３≧０．５の関係を満足することが望ましい。本発明によれば、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンによる段差を解消できるが、特に、上記にように導体パターンの厚みとの厚み差が無いほどにセラミックグリーンシートが薄層化された場合に好適に用いることができる。
【００３１】
上記セラミック積層体の製法では、セラミックパターン周辺部が、セラミックグリーンシートの主面に対して０．５°以上の角度を有する傾斜面によって形成されていることが望ましい。セラミックパターン周辺部の傾斜面の角度を上記の角度以上とすることにより、印刷時の導体ペーストのにじみや乗り上げを抑制でき、導体パターンの有効面積のばらつきをさらに小さくできる。
【００３２】
また、上記セラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシート中のセラミック成分と、セラミックパターン中のセラミック成分とが実質的に同一組成物からなることが望ましく、さらには、上記セラミック積層体の製法では、導体パターンが、焼成後に積層セラミックコンデンサの内部電極層となることが望ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック積層体の製法は、例えば、電子部品の一つである積層セラミックコンデンサに好適に適用される。そこで、積層セラミックコンデンサを例とする図１に示すセラミック積層体の製法の工程図をもとに以下に説明する。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、まず、支持体１上に複数のセラミックグリーンシート３ａを載置して、積層セラミックコンデンサのマージン部となる所定厚みの無電極部４ａを形成する。
【００３５】
本発明のセラミックグリーンシート３ａは、例えば、セラミック粉体と、有機バインダと、この有機バインダを溶解する溶媒とを混合したものが好適に用いられる。
【００３６】
セラミック粉体としては、例えば、ＢａＴｉＯ3を主成分とするセラミック粉体が好適に用いられる。また、耐還元性を高めるための公知の添加剤や焼結助剤として、ガラス粉末を加えてもよい。
【００３７】
また、このセラミックグリーンシート３ａの厚みは、小型、大容量化という理由から、５μｍ以下、特に、１．５〜４μｍであることが望ましい。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、積層されたセラミックグリーンシート３ａの最上層の一方主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターン５を等間隔に離間して複数形成する。
【００３９】
ここで、導体パターン５の厚みｔ２は、コンデンサの小型、高信頼性化という点から３μｍ以下、特には１μｍ以下であることが望ましい。さらには、セラミックグリーンシート３ａと導体パターン５の厚みの関係は、導体パターン５の厚みをｔ２、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂの厚みをｔ３としたときに、ｔ２／ｔ３≧０．５の関係を満足するほどに、導体パターン５による段差の影響が大きくなるような厚み差を構成する場合に、特に本発明の製法が好適である。そして、ｔ２／ｔ３比は０．７以上であることがさらに好ましい。
【００４０】
本発明の製法に用いる導体ペーストは、金属粒子と、有機溶剤と、この有機溶剤に対して可溶性の有機粘結剤とを含有するものが好適に用いられる。
【００４１】
金属粒子としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子が好ましいが、金属の焼成温度が一般の絶縁体の焼成温度と一致する点、及びコストが安いという点からＮｉが望ましい。また、固形分として、金属粒子以外に、導体パターン５の焼結性を抑えるために微細なセラミック粉末を混合して用いることが好ましい。
【００４２】
さらには、導体ペーストの有機粘結剤および有機溶剤は、セラミックペーストの印刷と同じ条件を採用できること及びセラミックグリーンシート３ａの表面からの有機粘結剤の揮発速度を一致させるという理由から、導体ペーストはセラミックペーストと同じ組成であることが望ましい。そして、本発明では、このように形成される導体パターン５が電子部品の一つである積層セラミックコンデンサの内部電極層となることが好ましい。
【００４３】
次に、図１（ｃ）に示すように、この導体パターン５の領域を囲む部分にセラミックペーストを印刷してセラミックパターン７を形成する。
【００４４】
図２は、セラミックグリーンシート３ａ上において、導体パターン５間に離間して形成されたセラミックパターン７を示す概略斜視図である。図２に示すように、セラミックグリーンシート３ａ上に所定間隔Ｌ1をおいて形成される導体パターン５は矩形状であり、一方、セラミックパターン７は、この導体パターン５を囲うように形成されているが、その開口６の形状は角が取られた略相似形状となっている。この場合、導体パターン５とセラミックパターン７とは所定間隔だけ離して形成されている。
【００４５】
即ち、導体パターン５の直線状の外縁９と、この導体パターン５の直線上の外縁９に対向するセラミックパターン７の内縁１０との間隔をＤ１、また、導体パターン５の外角縁１１と、この外角縁１１の外側に位置するセラミックパターン７の内角縁１３との間隔をＤ２としたときに、Ｄ１≧Ｄ２の関係を満足することが重要である。
【００４６】
つまり、本発明のセラミックパターン７では、導体パターン５の１つの外角縁１１に対向する外側の位置に、例えば、２つの鈍角を有するように内角縁１３が形成されている。
【００４７】
そして、このＤ２／Ｄ１比は、導体パターン５とセラミックパターン７との隙間にセラミックパターン７が埋まりやすいという理由から０〜０．８の範囲であることが望ましく、特には、０．１〜０．５の範囲がより望ましい。
【００４８】
また、セラミックパターン７の面積を広げやすいという点で、セラミックパターン７の内角縁１３は角状ではなく湾曲状であってもよく、導体パターン５の外角縁１１の外側に位置するセラミックパターン７を、さらに、このセラミックパターン７の内縁１０の方向にまで広げることができ、このためセラミックパターン７を形成したその上面側に積層されるセラミックグリーンシート３ａとの密着性をさらに高めることができる。この場合、湾曲状に形成されたセラミックパターン７は導体パターン５の角縁１１に乗り上げない程度で接していることが好ましい。この場合、Ｄ２／Ｄ１比は０となる。
【００４９】
また、間隔Ｄ１は、印刷時の位置ずれが生じても、導体パターン５とセラミックパターン７との位置精度のマージンを保持し高精度のパターンを形成するという理由から、３０μｍ以上、また、積層加圧した際に、両方のパターン間へのセラミックグリーンシート３ａの埋没を抑制し、セラミック積層体の変形を抑えるという理由から３０〜１５０μｍの範囲がより望ましい。
【００５０】
このように導体パターン５とセラミックパターン７との間に僅かな隙間を形成すれば、導体パターン５とセラミックパターン７とを形成したセラミックグリーンシート３ａを多層化してセラミック積層体を形成する場合に、仮積層した際、セラミックグリーンシート３ａ間に貯まっている空気を加圧時に効果的に脱気でき、焼成前の密着不良や焼成後でのデラミネーションを抑制できる。
【００５１】
なお、このセラミックペーストに用いるセラミック粉末の組成は、セラミックグリーンシート３ａの粉末組成もしくは異なる粉末組成の何れかを適用できるが、セラミックグリーンシート３ａとセラミックパターン７との焼成収縮率を合致させるという理由から、セラミックペーストはセラミックグリーンシート３ａを形成するセラミックスラリと実質的に同じセラミック粉末組成であることが望ましい。
【００５２】
この場合、金属粉末を含有する導体ペーストは着色されており、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂとの色のコントラストが大きいことから、導体パターン５を基準にして認識性よく印刷できるという理由から、導体パターン５はセラミックパターン７よりも先に形成することが望ましい。
【００５３】
図３（ａ）は、導体ペーストを印刷するために用いられるスクリーンの概略斜視図である。図３（ａ）に示すように、上記のような導体ペーストを印刷するスクリーン２１としては、レジスト層２２が付与された部分と付与されていない開口部を複数有するパターンが好適に用いられる。
【００５４】
一方、図３（ｂ）は、セラミックペーストを印刷するために用いられるスクリーン２５の概略斜視図である。図３（ｂ）に示すように、上記のようなセラミックペーストを印刷するスクリーン２５としては、前記した導体パターン５の周囲を囲うようにセラミックパターン７を形成する必要があるため、導体パターン５の印刷に用いたスクリーン２１とはほぼ逆のパターンが用いられる。
【００５５】
この場合、スクリーン２５に略矩形状のレジスト層２７が等間隔に形成されたスクリーンが好適に用いられる。
【００５６】
このようなスクリーン２５を用いることにより、導体パターン５よりも面積の大きい略相似形状の開口部を有するセラミックパターン７を形成するとともに、導体パターン５の外角縁１１とセラミックパターン７の内角縁１３との間隔Ｄ２が、導体パターン５の外縁９とセラミックパターン７の内縁１０との間隔Ｄ１よりも狭くなるように、スクリーン２５に形成されている略矩形状のレジスト層２７の角部を落としたものが用いられる。そして、導体パターン５の外角縁１１とセラミックパターン７の内角縁１３との幅は、落とす角部の面積を変更して調整される。尚、セラミックパターン７の厚みｔ１はスクリーン２５に施されているレジスト層２７の厚みを変更することによって調整される。
【００５７】
また、セラミックパターン７は導体パターン５の厚みと実質的に同一厚みであることが望ましいが、セラミックパターン７を、少なくとも一部の導体パターン５に離間させて形成する場合には、積層時に用いる吸着ヘッドによる導体パターン５の変形を抑制できるという点で、セラミックパターン７の厚みをｔ１、導体パターン５の厚みをｔ２としたとき、ｔ１／ｔ２比は１．０５〜１．２の範囲であることがより望ましい。
【００５８】
次に、図１（ｄ）に示すように、上記のように導体パターン５およびセラミックパターン７が形成されたセラミックグリーンシート３ａの上面側に、これら導体パターン５およびセラミックパターン７を覆うように、別のセラミックグリーンシート３ｂを重ね合わせて、導体パターン５およびセラミックパターン７とセラミックグリーンシート３ｂとを密着させる。
【００５９】
この後は、所望の積層数になるように、図１（ｂ）〜（ｄ）の工程を繰り返し、最後に、再び、セラミックグリーンシート３ａを用いて、図１（ａ）工程において形成したと同様の厚みの無電極部４ｂを形成して母体積層体１４を形成する。
【００６０】
なお、本発明は、上記したように、セラミックグリーンシート３ａもしくは３ｂを重ね合わせた後に、逐次、その上面にスクリーン印刷により導体パターン５やセラミックパターン７を形成していく工法である。この点、導体パターン５やセラミックパターン７を予め形成したセラミックグリーンシート３ａ、３ｂを複数準備して一括積層する工法に比較して積層時の位置ずれを含みにくいことから、形成された母体積層体１４中の導体パターン５およびセラミックパターン７の位置精度は印刷精度のみの位置ずれだけで済むため、積層精度が良好になり、容量ばらつきを低減できるとともに、サイドマージンやエンドマージンを小さくでき、しいては、セラミック積層体の小型化にも対応が可能となる。
【００６１】
なお、本発明の製法では、図４に示すように、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂは、キャリアフィルム２０が貼り合わされたものであることがよく、この場合、キャリアフィルム２０のついたセラミックグリーンシート３ａ、３ｂを重ね合わせた後に前記キャリアフィルム２０を剥離する。この方法によれば、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂがキャリアフィルム２０によって支持されているために、導体パターン５やセラミックパターン７の上面側に重ね合わせた後に加圧加熱して密着させる場合においてもセラミックグリーンシート３ａ、３ｂの伸びや変形を抑制することもできる。また、この方法ではセラミックグリーンシート３ａ、３ｂ自体を吸着することがないため、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂの欠陥を防止することができる。
【００６２】
また、図５（ａ）〜（ｅ２）に示すように、本発明の製法において、母体積層体１４は、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂの主面上における導体パターン５が形成される領域を囲む部分にセラミックパターン７を形成した後に、該セラミックパターン７の内側に導体パターン５を形成して作製することもできる。
【００６３】
この場合、セラミックパターン７の後に形成される導体パターン５の印刷時の乗り上げを抑制するとともに、にじみによるパターンの広がりを防止するという理由から、セラミックパターン周辺部の傾斜面の角度がセラミックグリーンシートの主面に対して０．５°以上であることが望ましく、特に、その角度は１〜４０°であることが望ましい。
【００６４】
図１（ｅ１）は母体積層体１４サイドマージン側、図１（ｅ２）はエンドマージン側の断面図である。図に示すように、この母体積層体１３を点線部Ｃで切断して積層成形体を形成した後、さらに、この積層成形体を所定の雰囲気および温度条件下で焼成して、外部導体を形成してセラミック層と内部電極層を具備する積層セラミックコンデンサを形成する。
【００６５】
さらに、この製法によれば、導体パターン５やセラミックパターン７の形成精度が良好になり、容量ばらつきを低減できるとともに、積層数を増大しても導体パターン５の形成精度には影響しないことから、セラミック積層体の高積層化や大型化を実現できる。
【００６６】
【実施例】
セラミック積層体の１つである積層セラミックコンデンサを以下のように作製した。
【００６７】
セラミックグリーンシートは、ＢａＴｉＯ3を主成分とするセラミック粉体に有機バインダと有機溶剤とを加えてセラミックスラリを調製し、ダイコータ法を用いてキャリアフィルム上に厚み２μｍで成膜した。
【００６８】
一方、上記のセラミックスラリに含まれる一部を粉砕して、これらのセラミック粉末と、ペースト用の有機粘結剤と有機溶剤とを３本ロールで混練してセラミックペーストを調製した。
【００６９】
導体ペーストは、平均粒径が０．２μｍのＮｉ粉末と、上記セラミックペーストに用いた有機粘結剤と有機溶剤とをセラミックペーストと同様にペースト化して調製した。
【００７０】
次に、得られたセラミックグリーンシートを複数枚支持体上に載置し、その主面状にスクリーン印刷装置を用いて、Ａ工程として矩形状の導体パターンを形成した。次に、このセラミックグリーンシート上に形成された導体パターン間に、表１に示す間隔Ｄ１、Ｄ２だけ離間するように、所定の印刷スクリーンを用いてセラミックペーストを印刷、乾燥させ、導体パターンとともにセラミックパターンを形成した。この場合、導体パターンの厚みは１．４μｍとした。また、セラミックパターンの傾斜面はセラミックペーストの粘度とレジストの傾斜角により調整した。傾斜角は４°とした。
【００７１】
次に、この導体パターンとともにセラミックパターンが塗布形成されたセラミックグリーンシートの上面に、再び、セラミックグリーンシートを重ね合わせ、これを３００回繰り返し静電容量を発現する層数を３００層とした。さらにその上に、導体パターンおよびセラミックパターンが形成されていないセラミックグリーンシートを各１０枚積層し、第１回目の加圧プレスを行い母体積層体を形成した。
【００７２】
次に、Ｂ工程として、先に本発明の形状を有するセラミックパターンを印刷し、次に、このセラミックパターン内に導体パターンを形成し、上記Ａ工程と同様の工法により積層を行って母体積層体を作製した。なお、上記のＡ工程およびＢ工程においては、いずれもセラミックグリーンシートを重ね合わせる毎にキャリアフィルムを剥離する工法を用いた。
【００７３】
次に、これらＡおよびＢ工程で作製した母体積層体を、それぞれ格子状に切断して積層体成形体を得た。この後、大気中２５０℃、または弱還元性雰囲気中で５００℃に加熱し脱バイ処理を行った。
【００７４】
さらに、脱バイ後の積層体成形体に対して、還元雰囲気中、１２５０℃で２時間焼成し、さらに、弱酸化性雰囲気中にて、９００℃で４時間の再酸化処理を行いセラミック積層体本体を得た。焼成後、このセラミック積層体本体の端面にＣｕペーストを９００℃で焼き付け、さらにＮｉ／Ｓｎメッキを施し、内部電極層と交互に接続する外部導体を形成した。
【００７５】
評価については、まず、印刷後の、導体パターンの外縁と前記導体パターンの外縁に略平行なセラミックパターンの内縁との間の間隔Ｄ１、および、導体パターンの外角縁と前記外角縁の外側に位置するセラミックパターンの内角縁との間隔Ｄ２、並びに、セラミックパターンの厚みｔ１、導体パターンの厚みｔ２を非接触式表面粗さ計（レーザー変位計）を用いて測定した。
【００７６】
また、焼成前の積層成形体各１００個について実体顕微鏡を用いて観察し密着不良を評価した。
【００７７】
さらに、デラミネーションについては、焼成後および耐熱衝撃試験（２８０℃、２秒浸漬）後の積層セラミックコンデンサ各１００個について、その端面および側面からそれぞれ研磨し、内部導体周辺部のデラミネーションの発生数を評価した。
【００７８】
次に、静電容量のばらつきは、焼成後の積層セラミックコンデンサ１００個の静電容量の測定値から算出した。また、同時に静電容量の測定から短絡（ショート）率を求めた。
【００７９】
さらに、外部電極を形成したセラミック積層体について、各５０個についてＨＡＬＴ（加速寿命試験）を行った。試験条件は１５０℃、４０Ｖとし、最初にショートが生じるまでの時間を評価した。
【００８０】
一方、比較例として、矩形状の導体パターンを形成し、その周囲に離間して相似形状のセラミックパターンを形成したものを用いて、本発明と同様のセラミック積層体を作製した。この場合、導体パターンの外縁とセラミックパターンの内縁との間隔よりも、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との間隔が広くなっていた。これらの結果を表１に記載した。
【００８１】
【表１】
【００８２】
表１の結果から明らかなように、本発明である導体パターンを形成後にセラミックパターンを形成して逐次積層を行うＡ工程を用い、かつ、導体パターンの外縁とセラミックパターンの内縁との間隔Ｄ１よりも、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との間隔Ｄ２を同等もしくは狭くした試料Ｎｏ．１〜５では、焼成後および熱衝撃試験後においてデラミネーションが見られた試料もあったが、母体成形体を切断した後の成形体での密着不良が０％であった。また、静電容量のばらつきも１．６％以下と良好であった。
【００８３】
また、その間隔の比をＤ２／Ｄ１≦０．８とした試料Ｎｏ．１〜４では、焼成後のデラミネーション発生率が１％となり、さらに、０．１≦Ｄ２／Ｄ１≦０．５とした試料Ｎｏ．２〜３では、熱衝撃試験後のデラミネーション発生率が０％であった。
【００８４】
さらに、セラミックパターンの厚みｔ１を導体パターンの厚みｔ２よりも厚くした試料Ｎｏ．７、８では、同一厚みの場合に比較してＨＡＬＴでのショート発生時間が長くなり信頼性が向上した。
【００８５】
また、Ｂ工程を用いて作製した試料Ｎｏ．９〜１１においても、Ａ工程を用いて作製した試料と同等の密着不良やデラミネーション発生率となり、静電容量のばらつきやＨＡＬＴも良好な結果であった。
【００８６】
一方、導体パターン周囲に離間して相似形状のセラミックパターンを形成し、Ｄ２／Ｄ１比を１．４とした試料Ｎｏ．６では、母体積層体の切断後に密着不良が見られ、焼成後および熱衝撃試験後にもデラミネーションが多発した。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、セラミックグリーンシート上に形成した導体パターンに隣接してセラミックパターンを形成し、この上面に再びセラミックグリーンシートを重ね合わせる工程を用い、かつ、導体パターンの外縁とセラミックパターンの内縁との間隔Ｄ１よりも、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との間隔Ｄ２を狭くすることにより、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との隙間にセラミックパターンが埋まり易くなり、導体パターンの外角縁付近におけるセラミックパターンによるセラミックグリーンシート同士を接着する面積が大きくなる。このため、この領域におけるセラミックグリーンシート間の密着不良やデラミネーションを防止できる。また、上記の逐次積層工法を用いることにより静電容量のばらつきを低減でき、絶縁信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成し、逐次積層工程を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図２】セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンおよびセラミックパターンの配置を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は導体パターンを印刷するスクリーンパターンの模式図、（ｂ）はセラミックパターンを印刷するスクリーンパターンの模式図である。
【図４】図１のセラミック積層体の製法において、キャリアフィルムのついたセラミックグリーンシートを用い、重ね合わせ後に剥離する工程を具備する工程を示す工程図である。
【図５】本発明の、セラミックパターンを形成した後に導体パターンを形成し、逐次積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図６】従来の、セラミックグリーンシート上に導体パターンのみを形成し、逐次積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図７】従来の、予めセラミックグリーンシート上に導体パターンおよびセラミックパターンを形成したものを、一括積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図８】（ａ）従来のセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに乗り上げたセラミックパターンを示す断面模式図である。
（ｂ）従来のセラミックグリーンシート上に形成されたセラミックパターンに乗り上げた導体パターンを示す概略斜視図である。
【図９】（ａ）従来のセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに離間して形成されたセラミックパターンを示す断面模式図である。
（ｂ）従来のセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに離間して形成されたセラミックパターンを示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 支持体
３ａ、３ｂ セラミックグリーンシート
５ 導体パターン
７ セラミックパターン
１４ 母体積層体
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック積層体の製法に関し、特に、配線基板や積層セラミックコンデンサのようにセラミックグリーンシートおよび導体パターンが薄層多層化されたセラミック積層体の製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器の小型化、高密度実装化に伴い、セラミック積層体中に導体パターンが形成された配線基板や積層セラミックコンデンサは、小型薄型化および高寸法精度が求められている。このため、例えば、積層セラミックコンデンサでは、小型高容量化に対して、セラミックグリーンシートや導体パターンの薄層化および多層化が進められている。
【０００３】
通常、このような積層セラミックコンデンサは、先ず、セラミックグリーンシートの表面に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターンを複数形成し、次に、該導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数重ねて一括積層して母体積層体が形成され、さらに、この母体積層体を所定位置で切断し焼成して製造される。
【０００４】
しかしながら、上記のように、セラミックグリーンシートの表面に導体パターンを形成する工程や、予め導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを、一括で複数積層する工程を用いる製法では、用いるセラミックグリーンシートが極めて薄いために、印刷時や積層中にセラミックグリーンシートにシワが生じたり、積層後においては、このシワにできる空間によってセラミックグリーンシートと導体パターンとの間にデラミネーションが発生しやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、このような問題に対処したものとして、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１に開示された製法によれば、図６示すように、支持体５１上に載置した通常のセラミックグリーンシート５３ａの表面に、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂを重ね合わせ、次に、この密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂの表面に導体ペーストを印刷して導体パターン５５を形成し、次に、この密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂ上に形成された導体パターン５５を覆うように、再び、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂを重ね合わせる。そして、導体パターン５５を形成する工程と密着性のよい極薄のセラミックグリーンシート５３ｂを重ね合わせる工程を繰り返して母体積層体６３を形成するものである。即ち、逐次積層工程を用いることにより、前記した一括積層工程において問題となったセラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂのシワや母体積層体６３に発生するデラミネーションを防止できると、記載されている。
【０００６】
また、近年では、セラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂの薄層化および多層化に伴い、セラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂ上に形成された導体パターン５５の厚みによる段差を無くす工夫が図られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
この特許文献２に開示されたセラミック積層体の製法では、図７に示すように、セラミックグリーンシート８１の主面上に形成された導体パターン８３と同じ高さのセラミックパターン８５が形成され、これにより導体パターン８３の厚みによる段差を実質的に無くすことができ、導体パターン８３の厚みの影響を受けない状態で、セラミックグリーンシート８１を積層することができる。
【０００８】
また、このようなセラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシート８１の主面上に、導体パターン８３およびセラミックパターン８５を形成し、次いで、これらの導体パターン８３およびセラミックパターン８５が形成された複数のセラミックグリーンシート８１を一括積層することにより母体積層体８６が形成される、と記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特公平８−４０４５号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１１８３１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された製法を用いたとしても、用いるセラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂと導体パターン５５との厚み差が無いほどにセラミックグリーンシート５３ａ、５３ｂの厚みが薄くなった場合には、やはり、層数の増加によって導体パターン５５による段差の影響が現れ、このため母体積層体６３や切断後の積層成形体に発生するデラミネーションを解消できないという問題が依然として残っていた。
【００１１】
また、上記の特許文献２に開示された製法では、導体パターン８３とセラミックパターン８５とが接するように形成する製法では、通常、セラミックパターン８５を形成するスクリーン印刷の精度が３０〜２００μｍ程度あり、このような印刷の位置ずれのためにセラミックパターン８５の一部が導体パターン８３上に乗り上げてしまい、段差を逆に助長する結果を招いてしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、積層セラミックコンデンサ等、セラミック積層体の低コスト化の要求に応えるために、製造工程においてはワーク（切断してセラミック積層体となる前の母体積層体）の大面積化が行われており、このため、ますます印刷による位置ずれの問題が顕在化してきている。
【００１３】
そこで、このような印刷によるセラミックパターン８５の位置ずれの問題を回避するために、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート８１上に形成した導体パターン８３からセラミックパターン８５を離して形成する製法が考えられる。
【００１４】
このような製法では、印刷によるセラミックパターン８５の位置ずれは抑制できるものの、図９（ａ）、（ｂ）から明らかなように、セラミックパターン８５が導体パターン８３の周囲に相似形状に開口するように形成されているために、導体パターン８３の角縁８９と、その角縁８９から外側の位置に対向するセラミックパターン８５の角部９１との間隔ｄ２が、導体パターン８３の外縁９３とその外縁９３に対向するセラミックパターン８５の内縁９５との間隔ｄ１よりも広くなっている。
【００１５】
一般に、導体パターン８３およびセラミックパターン８５が形成されたセラミックグリーンシート８１を積層し、加圧加熱して一体化することが行われるが、上記のように、導体パターン８３の角縁８９とセラミックパターン８５の角部９１との間の隙間８７は、他の部分よりも間隔が大きいために、積層時の加圧加熱によってもセラミックパターン８５が埋まり難く、セラミックパターン８５の角部９１付近の上面に積層されるセラミックグリーンシート８１との密着性が低下し易い。しかも、セラミックパターン８５の角部９１付近は母体積層体６３を個体に切断する際の切断線が交差する領域にも近いことから切断時に積層界面が剥離しやすく、焼成後においてはデラミネーションが発生しやすいという問題があった。
【００１６】
従って、本発明は、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンによる段差を解消できるとともに、セラミックグリーンシート間の密着不良並びに焼成後のデラミネーションを防止できるセラミック積層体の製法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のセラミック積層体の製法は、（ａ）支持体上にセラミックグリーンシートを載置する工程と、
（ｂ）該セラミックグリーンシートの表面に矩形状の導体パターンを形成する工程と、
（ｃ）該導体パターンが形成された前記セラミックグリーンシートの上面に、別のセラミックグリーンシートを重ね合わせる工程と、
（ｄ）（ｂ）および（ｃ）工程を繰り返して、該セラミックグリーンシートと前記導体パターンとが交互に積層された母体積層体を形成する工程と、
（ｅ）該母体積層体を所定位置で切断して積層成形体を形成する工程と、
を具備するセラミック積層体の製法において、
前記母体積層体の前記セラミックグリーンシートの主面上における前記導体パターンが形成される領域を囲む部分にセラミックパターンを形成するとともに、前記導体パターンの外縁と、該導体パターンの外縁に略平行な前記セラミックパターンの内縁との間の間隔をＤ１、前記導体パターンの外角縁と前記外角縁の外側に位置する前記セラミックパターンの内角縁との最短間隔をＤ２としたときに、Ｄ１≧Ｄ２の関係を満足することを特徴とする。
【００１８】
また、上記セラミック積層体の製法では、Ｄ２／Ｄ１≦０．８の関係を満足することが望ましい。
【００１９】
この製法によれば、セラミックグリーンシート上に形成した導体パターンに隣接してセラミックパターンが形成されることから、薄層化されたセラミックグリーンシートを用いる場合であっても、そのセラミックグリーンシートの密着性まで考慮することなく導体パターンによる段差を容易に低減することができる。
【００２０】
また、導体パターンの直線状の外縁とセラミックパターンの直線状の内縁との間隔に比較して、導体パターンの角縁とセラミックパターンの角部との間の隙間を狭くすることにより、導体パターンの角縁とセラミックパターンの角部との隙間にセラミックパターンが埋まり易くなる。このため、この隙間に埋まったセラミックパターンと、その上面側に積層されるセラミックグリーンシートとの密着性を高めることができる。
【００２１】
また、セラミックパターンの角部での密着性が高まることにより、積層体を個体に切断する際の積層界面の剥離をも抑制でき、焼成後においてもデラミネーションの発生を防止できる。
【００２２】
上記セラミック積層体の製法では、セラミックパターンの厚みをｔ１、導体パターンの厚みをｔ２としたときに、ｔ１＞ｔ２の関係を満足することが望ましい。
【００２３】
このようにセラミックパターンの厚みを導体パターンの厚みよりも厚くすることにより、積層時に用いる吸着ヘッドの吸着面がセラミックパターンにのみ接触して、導体パターンに接触しないことから、導体パターンの変形や吸着ヘッドによる型跡が付き難くできる。このため、本来絶縁されるべき領域にまで導体パターンが延出したりすることがないことから、セラミック積層体の絶縁不良や短絡を防止することができきる。
【００２４】
また、このような条件で作製した仮積層体では、導体パターンとセラミックグリーンシートとの間に隙間が形成されやすいことから積層時の吸引力が高まり母体積層体の密着性を高めることができる。
【００２５】
上記セラミック積層体の製法では、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成することが望ましい。導体パターンは金属粉末を含有するために着色されており、通常、セラミック粉末が白色系であることから、導体パターンとセラミックグリーンシートとの色のコントラストがつきやすく、導体パターンを基準にして、この後に形成するセラミックパターンのパターン印刷の位置どりが容易にできる。
【００２６】
上記セラミック積層体の製法では、母体積層体は、セラミックグリーンシートの主面上における導体パターンが形成される領域を囲む部分にセラミックパターンを形成した後に、該セラミックパターンの内側に導体パターンを形成して作製されることが望ましい。
【００２７】
即ち、セラミックパターンによる囲いを先に形成することにより、導体パターンの周辺がセラミックパターンに囲まれた状態となり、低粘度の導体ペースト用いて印刷したとしても、にじみを抑制でき、例えば、積層セラミックコンデンサの静電容量のばらつきや短絡を防止することができる。
【００２８】
上記セラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシートは、キャリアフィルムが貼り合わされたものであり、前記セラミックグリーンシートを前記支持体上のセラミックグリーンシート上面に重ね合わせた後に、前記キャリアフィルムを剥離する工程を具備することが望ましい。即ち、本発明のように、セラミックグリーンシートを逐次積層する場合には、セラミックグリーンシートが、その片面側でキャリアフィルムによって支持されている方が、両パターンを印刷するときや、そのセラミックグリーンシートを下層側の導体パターンおよびセラミックパターン上に重ね合わせるときも加圧加熱等によるシワを抑制することができる。
【００２９】
また、このように加圧面側にキャリアフィルムが貼り合わされていると、セラミックグリーンシートを重ね合わせるときに用いる積層ヘッドとセラミックグリーンシートとが、キャリアフィルムを介して接することとなり、熱や圧力をより緩やかに伝えることができ、密着性のよい極薄のセラミックグリーンシートの上面側の熱による変質等が抑制され、このセラミックグリーンシートの均質性を維持できる。さらには、セラミックグリーンシート上のゴミの付着も防止できる。
【００３０】
上記セラミック積層体の製法では、（ｃ）工程における導体パターンの厚みをｔ２、セラミックグリーンシートの厚みをｔ３としたときに、ｔ２／ｔ３≧０．５の関係を満足することが望ましい。本発明によれば、セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンによる段差を解消できるが、特に、上記にように導体パターンの厚みとの厚み差が無いほどにセラミックグリーンシートが薄層化された場合に好適に用いることができる。
【００３１】
上記セラミック積層体の製法では、セラミックパターン周辺部が、セラミックグリーンシートの主面に対して０．５°以上の角度を有する傾斜面によって形成されていることが望ましい。セラミックパターン周辺部の傾斜面の角度を上記の角度以上とすることにより、印刷時の導体ペーストのにじみや乗り上げを抑制でき、導体パターンの有効面積のばらつきをさらに小さくできる。
【００３２】
また、上記セラミック積層体の製法では、セラミックグリーンシート中のセラミック成分と、セラミックパターン中のセラミック成分とが実質的に同一組成物からなることが望ましく、さらには、上記セラミック積層体の製法では、導体パターンが、焼成後に積層セラミックコンデンサの内部電極層となることが望ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明のセラミック積層体の製法は、例えば、電子部品の一つである積層セラミックコンデンサに好適に適用される。そこで、積層セラミックコンデンサを例とする図１に示すセラミック積層体の製法の工程図をもとに以下に説明する。
【００３４】
図１（ａ）に示すように、まず、支持体１上に複数のセラミックグリーンシート３ａを載置して、積層セラミックコンデンサのマージン部となる所定厚みの無電極部４ａを形成する。
【００３５】
本発明のセラミックグリーンシート３ａは、例えば、セラミック粉体と、有機バインダと、この有機バインダを溶解する溶媒とを混合したものが好適に用いられる。
【００３６】
セラミック粉体としては、例えば、ＢａＴｉＯ3を主成分とするセラミック粉体が好適に用いられる。また、耐還元性を高めるための公知の添加剤や焼結助剤として、ガラス粉末を加えてもよい。
【００３７】
また、このセラミックグリーンシート３ａの厚みは、小型、大容量化という理由から、５μｍ以下、特に、１．５〜４μｍであることが望ましい。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、積層されたセラミックグリーンシート３ａの最上層の一方主面上に導体ペーストを印刷して矩形状の導体パターン５を等間隔に離間して複数形成する。
【００３９】
ここで、導体パターン５の厚みｔ２は、コンデンサの小型、高信頼性化という点から３μｍ以下、特には１μｍ以下であることが望ましい。さらには、セラミックグリーンシート３ａと導体パターン５の厚みの関係は、導体パターン５の厚みをｔ２、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂの厚みをｔ３としたときに、ｔ２／ｔ３≧０．５の関係を満足するほどに、導体パターン５による段差の影響が大きくなるような厚み差を構成する場合に、特に本発明の製法が好適である。そして、ｔ２／ｔ３比は０．７以上であることがさらに好ましい。
【００４０】
本発明の製法に用いる導体ペーストは、金属粒子と、有機溶剤と、この有機溶剤に対して可溶性の有機粘結剤とを含有するものが好適に用いられる。
【００４１】
金属粒子としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの群から選ばれる少なくとも１種の金属粒子が好ましいが、金属の焼成温度が一般の絶縁体の焼成温度と一致する点、及びコストが安いという点からＮｉが望ましい。また、固形分として、金属粒子以外に、導体パターン５の焼結性を抑えるために微細なセラミック粉末を混合して用いることが好ましい。
【００４２】
さらには、導体ペーストの有機粘結剤および有機溶剤は、セラミックペーストの印刷と同じ条件を採用できること及びセラミックグリーンシート３ａの表面からの有機粘結剤の揮発速度を一致させるという理由から、導体ペーストはセラミックペーストと同じ組成であることが望ましい。そして、本発明では、このように形成される導体パターン５が電子部品の一つである積層セラミックコンデンサの内部電極層となることが好ましい。
【００４３】
次に、図１（ｃ）に示すように、この導体パターン５の領域を囲む部分にセラミックペーストを印刷してセラミックパターン７を形成する。
【００４４】
図２は、セラミックグリーンシート３ａ上において、導体パターン５間に離間して形成されたセラミックパターン７を示す概略斜視図である。図２に示すように、セラミックグリーンシート３ａ上に所定間隔Ｌ1をおいて形成される導体パターン５は矩形状であり、一方、セラミックパターン７は、この導体パターン５を囲うように形成されているが、その開口６の形状は角が取られた略相似形状となっている。この場合、導体パターン５とセラミックパターン７とは所定間隔だけ離して形成されている。
【００４５】
即ち、導体パターン５の直線状の外縁９と、この導体パターン５の直線上の外縁９に対向するセラミックパターン７の内縁１０との間隔をＤ１、また、導体パターン５の外角縁１１と、この外角縁１１の外側に位置するセラミックパターン７の内角縁１３との間隔をＤ２としたときに、Ｄ１≧Ｄ２の関係を満足することが重要である。
【００４６】
つまり、本発明のセラミックパターン７では、導体パターン５の１つの外角縁１１に対向する外側の位置に、例えば、２つの鈍角を有するように内角縁１３が形成されている。
【００４７】
そして、このＤ２／Ｄ１比は、導体パターン５とセラミックパターン７との隙間にセラミックパターン７が埋まりやすいという理由から０〜０．８の範囲であることが望ましく、特には、０．１〜０．５の範囲がより望ましい。
【００４８】
また、セラミックパターン７の面積を広げやすいという点で、セラミックパターン７の内角縁１３は角状ではなく湾曲状であってもよく、導体パターン５の外角縁１１の外側に位置するセラミックパターン７を、さらに、このセラミックパターン７の内縁１０の方向にまで広げることができ、このためセラミックパターン７を形成したその上面側に積層されるセラミックグリーンシート３ａとの密着性をさらに高めることができる。この場合、湾曲状に形成されたセラミックパターン７は導体パターン５の角縁１１に乗り上げない程度で接していることが好ましい。この場合、Ｄ２／Ｄ１比は０となる。
【００４９】
また、間隔Ｄ１は、印刷時の位置ずれが生じても、導体パターン５とセラミックパターン７との位置精度のマージンを保持し高精度のパターンを形成するという理由から、３０μｍ以上、また、積層加圧した際に、両方のパターン間へのセラミックグリーンシート３ａの埋没を抑制し、セラミック積層体の変形を抑えるという理由から３０〜１５０μｍの範囲がより望ましい。
【００５０】
このように導体パターン５とセラミックパターン７との間に僅かな隙間を形成すれば、導体パターン５とセラミックパターン７とを形成したセラミックグリーンシート３ａを多層化してセラミック積層体を形成する場合に、仮積層した際、セラミックグリーンシート３ａ間に貯まっている空気を加圧時に効果的に脱気でき、焼成前の密着不良や焼成後でのデラミネーションを抑制できる。
【００５１】
なお、このセラミックペーストに用いるセラミック粉末の組成は、セラミックグリーンシート３ａの粉末組成もしくは異なる粉末組成の何れかを適用できるが、セラミックグリーンシート３ａとセラミックパターン７との焼成収縮率を合致させるという理由から、セラミックペーストはセラミックグリーンシート３ａを形成するセラミックスラリと実質的に同じセラミック粉末組成であることが望ましい。
【００５２】
この場合、金属粉末を含有する導体ペーストは着色されており、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂとの色のコントラストが大きいことから、導体パターン５を基準にして認識性よく印刷できるという理由から、導体パターン５はセラミックパターン７よりも先に形成することが望ましい。
【００５３】
図３（ａ）は、導体ペーストを印刷するために用いられるスクリーンの概略斜視図である。図３（ａ）に示すように、上記のような導体ペーストを印刷するスクリーン２１としては、レジスト層２２が付与された部分と付与されていない開口部を複数有するパターンが好適に用いられる。
【００５４】
一方、図３（ｂ）は、セラミックペーストを印刷するために用いられるスクリーン２５の概略斜視図である。図３（ｂ）に示すように、上記のようなセラミックペーストを印刷するスクリーン２５としては、前記した導体パターン５の周囲を囲うようにセラミックパターン７を形成する必要があるため、導体パターン５の印刷に用いたスクリーン２１とはほぼ逆のパターンが用いられる。
【００５５】
この場合、スクリーン２５に略矩形状のレジスト層２７が等間隔に形成されたスクリーンが好適に用いられる。
【００５６】
このようなスクリーン２５を用いることにより、導体パターン５よりも面積の大きい略相似形状の開口部を有するセラミックパターン７を形成するとともに、導体パターン５の外角縁１１とセラミックパターン７の内角縁１３との間隔Ｄ２が、導体パターン５の外縁９とセラミックパターン７の内縁１０との間隔Ｄ１よりも狭くなるように、スクリーン２５に形成されている略矩形状のレジスト層２７の角部を落としたものが用いられる。そして、導体パターン５の外角縁１１とセラミックパターン７の内角縁１３との幅は、落とす角部の面積を変更して調整される。尚、セラミックパターン７の厚みｔ１はスクリーン２５に施されているレジスト層２７の厚みを変更することによって調整される。
【００５７】
また、セラミックパターン７は導体パターン５の厚みと実質的に同一厚みであることが望ましいが、セラミックパターン７を、少なくとも一部の導体パターン５に離間させて形成する場合には、積層時に用いる吸着ヘッドによる導体パターン５の変形を抑制できるという点で、セラミックパターン７の厚みをｔ１、導体パターン５の厚みをｔ２としたとき、ｔ１／ｔ２比は１．０５〜１．２の範囲であることがより望ましい。
【００５８】
次に、図１（ｄ）に示すように、上記のように導体パターン５およびセラミックパターン７が形成されたセラミックグリーンシート３ａの上面側に、これら導体パターン５およびセラミックパターン７を覆うように、別のセラミックグリーンシート３ｂを重ね合わせて、導体パターン５およびセラミックパターン７とセラミックグリーンシート３ｂとを密着させる。
【００５９】
この後は、所望の積層数になるように、図１（ｂ）〜（ｄ）の工程を繰り返し、最後に、再び、セラミックグリーンシート３ａを用いて、図１（ａ）工程において形成したと同様の厚みの無電極部４ｂを形成して母体積層体１４を形成する。
【００６０】
なお、本発明は、上記したように、セラミックグリーンシート３ａもしくは３ｂを重ね合わせた後に、逐次、その上面にスクリーン印刷により導体パターン５やセラミックパターン７を形成していく工法である。この点、導体パターン５やセラミックパターン７を予め形成したセラミックグリーンシート３ａ、３ｂを複数準備して一括積層する工法に比較して積層時の位置ずれを含みにくいことから、形成された母体積層体１４中の導体パターン５およびセラミックパターン７の位置精度は印刷精度のみの位置ずれだけで済むため、積層精度が良好になり、容量ばらつきを低減できるとともに、サイドマージンやエンドマージンを小さくでき、しいては、セラミック積層体の小型化にも対応が可能となる。
【００６１】
なお、本発明の製法では、図４に示すように、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂは、キャリアフィルム２０が貼り合わされたものであることがよく、この場合、キャリアフィルム２０のついたセラミックグリーンシート３ａ、３ｂを重ね合わせた後に前記キャリアフィルム２０を剥離する。この方法によれば、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂがキャリアフィルム２０によって支持されているために、導体パターン５やセラミックパターン７の上面側に重ね合わせた後に加圧加熱して密着させる場合においてもセラミックグリーンシート３ａ、３ｂの伸びや変形を抑制することもできる。また、この方法ではセラミックグリーンシート３ａ、３ｂ自体を吸着することがないため、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂの欠陥を防止することができる。
【００６２】
また、図５（ａ）〜（ｅ２）に示すように、本発明の製法において、母体積層体１４は、セラミックグリーンシート３ａ、３ｂの主面上における導体パターン５が形成される領域を囲む部分にセラミックパターン７を形成した後に、該セラミックパターン７の内側に導体パターン５を形成して作製することもできる。
【００６３】
この場合、セラミックパターン７の後に形成される導体パターン５の印刷時の乗り上げを抑制するとともに、にじみによるパターンの広がりを防止するという理由から、セラミックパターン周辺部の傾斜面の角度がセラミックグリーンシートの主面に対して０．５°以上であることが望ましく、特に、その角度は１〜４０°であることが望ましい。
【００６４】
図１（ｅ１）は母体積層体１４サイドマージン側、図１（ｅ２）はエンドマージン側の断面図である。図に示すように、この母体積層体１３を点線部Ｃで切断して積層成形体を形成した後、さらに、この積層成形体を所定の雰囲気および温度条件下で焼成して、外部導体を形成してセラミック層と内部電極層を具備する積層セラミックコンデンサを形成する。
【００６５】
さらに、この製法によれば、導体パターン５やセラミックパターン７の形成精度が良好になり、容量ばらつきを低減できるとともに、積層数を増大しても導体パターン５の形成精度には影響しないことから、セラミック積層体の高積層化や大型化を実現できる。
【００６６】
【実施例】
セラミック積層体の１つである積層セラミックコンデンサを以下のように作製した。
【００６７】
セラミックグリーンシートは、ＢａＴｉＯ3を主成分とするセラミック粉体に有機バインダと有機溶剤とを加えてセラミックスラリを調製し、ダイコータ法を用いてキャリアフィルム上に厚み２μｍで成膜した。
【００６８】
一方、上記のセラミックスラリに含まれる一部を粉砕して、これらのセラミック粉末と、ペースト用の有機粘結剤と有機溶剤とを３本ロールで混練してセラミックペーストを調製した。
【００６９】
導体ペーストは、平均粒径が０．２μｍのＮｉ粉末と、上記セラミックペーストに用いた有機粘結剤と有機溶剤とをセラミックペーストと同様にペースト化して調製した。
【００７０】
次に、得られたセラミックグリーンシートを複数枚支持体上に載置し、その主面状にスクリーン印刷装置を用いて、Ａ工程として矩形状の導体パターンを形成した。次に、このセラミックグリーンシート上に形成された導体パターン間に、表１に示す間隔Ｄ１、Ｄ２だけ離間するように、所定の印刷スクリーンを用いてセラミックペーストを印刷、乾燥させ、導体パターンとともにセラミックパターンを形成した。この場合、導体パターンの厚みは１．４μｍとした。また、セラミックパターンの傾斜面はセラミックペーストの粘度とレジストの傾斜角により調整した。傾斜角は４°とした。
【００７１】
次に、この導体パターンとともにセラミックパターンが塗布形成されたセラミックグリーンシートの上面に、再び、セラミックグリーンシートを重ね合わせ、これを３００回繰り返し静電容量を発現する層数を３００層とした。さらにその上に、導体パターンおよびセラミックパターンが形成されていないセラミックグリーンシートを各１０枚積層し、第１回目の加圧プレスを行い母体積層体を形成した。
【００７２】
次に、Ｂ工程として、先に本発明の形状を有するセラミックパターンを印刷し、次に、このセラミックパターン内に導体パターンを形成し、上記Ａ工程と同様の工法により積層を行って母体積層体を作製した。なお、上記のＡ工程およびＢ工程においては、いずれもセラミックグリーンシートを重ね合わせる毎にキャリアフィルムを剥離する工法を用いた。
【００７３】
次に、これらＡおよびＢ工程で作製した母体積層体を、それぞれ格子状に切断して積層体成形体を得た。この後、大気中２５０℃、または弱還元性雰囲気中で５００℃に加熱し脱バイ処理を行った。
【００７４】
さらに、脱バイ後の積層体成形体に対して、還元雰囲気中、１２５０℃で２時間焼成し、さらに、弱酸化性雰囲気中にて、９００℃で４時間の再酸化処理を行いセラミック積層体本体を得た。焼成後、このセラミック積層体本体の端面にＣｕペーストを９００℃で焼き付け、さらにＮｉ／Ｓｎメッキを施し、内部電極層と交互に接続する外部導体を形成した。
【００７５】
評価については、まず、印刷後の、導体パターンの外縁と前記導体パターンの外縁に略平行なセラミックパターンの内縁との間の間隔Ｄ１、および、導体パターンの外角縁と前記外角縁の外側に位置するセラミックパターンの内角縁との間隔Ｄ２、並びに、セラミックパターンの厚みｔ１、導体パターンの厚みｔ２を非接触式表面粗さ計（レーザー変位計）を用いて測定した。
【００７６】
また、焼成前の積層成形体各１００個について実体顕微鏡を用いて観察し密着不良を評価した。
【００７７】
さらに、デラミネーションについては、焼成後および耐熱衝撃試験（２８０℃、２秒浸漬）後の積層セラミックコンデンサ各１００個について、その端面および側面からそれぞれ研磨し、内部導体周辺部のデラミネーションの発生数を評価した。
【００７８】
次に、静電容量のばらつきは、焼成後の積層セラミックコンデンサ１００個の静電容量の測定値から算出した。また、同時に静電容量の測定から短絡（ショート）率を求めた。
【００７９】
さらに、外部電極を形成したセラミック積層体について、各５０個についてＨＡＬＴ（加速寿命試験）を行った。試験条件は１５０℃、４０Ｖとし、最初にショートが生じるまでの時間を評価した。
【００８０】
一方、比較例として、矩形状の導体パターンを形成し、その周囲に離間して相似形状のセラミックパターンを形成したものを用いて、本発明と同様のセラミック積層体を作製した。この場合、導体パターンの外縁とセラミックパターンの内縁との間隔よりも、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との間隔が広くなっていた。これらの結果を表１に記載した。
【００８１】
【表１】
表１の結果から明らかなように、本発明である導体パターンを形成後にセラミックパターンを形成して逐次積層を行うＡ工程を用い、かつ、導体パターンの外縁とセラミックパターンの内縁との間隔Ｄ１よりも、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との間隔Ｄ２を同等もしくは狭くした試料Ｎｏ．１〜５では、焼成後および熱衝撃試験後においてデラミネーションが見られた試料もあったが、母体成形体を切断した後の成形体での密着不良が０％であった。また、静電容量のばらつきも１．６％以下と良好であった。
【００８３】
また、その間隔の比をＤ２／Ｄ１≦０．８とした試料Ｎｏ．１〜４では、焼成後のデラミネーション発生率が１％となり、さらに、０．１≦Ｄ２／Ｄ１≦０．５とした試料Ｎｏ．２〜３では、熱衝撃試験後のデラミネーション発生率が０％であった。
【００８４】
さらに、セラミックパターンの厚みｔ１を導体パターンの厚みｔ２よりも厚くした試料Ｎｏ．７、８では、同一厚みの場合に比較してＨＡＬＴでのショート発生時間が長くなり信頼性が向上した。
【００８５】
また、Ｂ工程を用いて作製した試料Ｎｏ．９〜１１においても、Ａ工程を用いて作製した試料と同等の密着不良やデラミネーション発生率となり、静電容量のばらつきやＨＡＬＴも良好な結果であった。
【００８６】
一方、導体パターン周囲に離間して相似形状のセラミックパターンを形成し、Ｄ２／Ｄ１比を１．４とした試料Ｎｏ．６では、母体積層体の切断後に密着不良が見られ、焼成後および熱衝撃試験後にもデラミネーションが多発した。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、セラミックグリーンシート上に形成した導体パターンに隣接してセラミックパターンを形成し、この上面に再びセラミックグリーンシートを重ね合わせる工程を用い、かつ、導体パターンの外縁とセラミックパターンの内縁との間隔Ｄ１よりも、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との間隔Ｄ２を狭くすることにより、導体パターンの外角縁とセラミックパターンの内角縁との隙間にセラミックパターンが埋まり易くなり、導体パターンの外角縁付近におけるセラミックパターンによるセラミックグリーンシート同士を接着する面積が大きくなる。このため、この領域におけるセラミックグリーンシート間の密着不良やデラミネーションを防止できる。また、上記の逐次積層工法を用いることにより静電容量のばらつきを低減でき、絶縁信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成し、逐次積層工程を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図２】セラミックグリーンシート上に形成された導体パターンおよびセラミックパターンの配置を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は導体パターンを印刷するスクリーンパターンの模式図、（ｂ）はセラミックパターンを印刷するスクリーンパターンの模式図である。
【図４】図１のセラミック積層体の製法において、キャリアフィルムのついたセラミックグリーンシートを用い、重ね合わせ後に剥離する工程を具備する工程を示す工程図である。
【図５】本発明の、セラミックパターンを形成した後に導体パターンを形成し、逐次積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図６】従来の、セラミックグリーンシート上に導体パターンのみを形成し、逐次積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図７】従来の、予めセラミックグリーンシート上に導体パターンおよびセラミックパターンを形成したものを、一括積層を行い、セラミック積層体を製造するための工程図である。
【図８】（ａ）従来のセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに乗り上げたセラミックパターンを示す断面模式図である。
（ｂ）従来のセラミックグリーンシート上に形成されたセラミックパターンに乗り上げた導体パターンを示す概略斜視図である。
【図９】（ａ）従来のセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに離間して形成されたセラミックパターンを示す断面模式図である。
（ｂ）従来のセラミックグリーンシート上に形成された導体パターンに離間して形成されたセラミックパターンを示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 支持体
３ａ、３ｂ セラミックグリーンシート
５ 導体パターン
７ セラミックパターン
１４ 母体積層体
Claims (10)
- （ａ）支持体上にセラミックグリーンシートを載置する工程と、
（ｂ）該セラミックグリーンシートの表面に矩形状の導体パターンを形成する工程と、
（ｃ）該導体パターンが形成された前記セラミックグリーンシートの上面に、別のセラミックグリーンシートを重ね合わせる工程と、
（ｄ）（ｂ）および（ｃ）工程を繰り返して、該セラミックグリーンシートと前記導体パターンとが交互に積層された母体積層体を形成する工程と、
（ｅ）該母体積層体を所定位置で切断して積層成形体を形成する工程と、
を具備するセラミック積層体の製法において、
前記母体積層体の前記セラミックグリーンシートの主面上における前記導体パターンが形成される領域を囲む部分にセラミックパターンを形成するとともに、前記導体パターンの外縁と、該導体パターンの外縁に略平行な前記セラミックパターンの内縁との間の間隔をＤ１、前記導体パターンの外角縁と前記外角縁の外側に位置する前記セラミックパターンの内角縁との最短間隔をＤ２としたときに、Ｄ１≧Ｄ２の関係を満足することを特徴とするセラミック積層体の製法。 - Ｄ２／Ｄ１≦０．８の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載のセラミック積層体の製法。
- 前記セラミックパターンの厚みをｔ１、前記導体パターンの厚みをｔ２としたときに、ｔ１＞ｔ２の関係を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のセラミック積層体の製法。
- 母体積層体は、導体パターンを形成した後にセラミックパターンを形成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
- 母体積層体は、セラミックグリーンシートの主面上における導体パターンが形成される領域を囲む部分にセラミックパターンを形成した後に、該セラミックパターンの内側に導体パターンを形成して作製されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
- セラミックグリーンシートは、キャリアフィルムが貼り合わされたものであり、前記セラミックグリーンシートを前記支持体上のセラミックグリーンシート上面に重ね合わせた後に、前記キャリアフィルムを剥離する工程を具備することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
- （ｃ）工程における導体パターンの厚みをｔ２、セラミックグリーンシートの厚みをｔ３としたときに、ｔ２／ｔ３≧０．５の関係を満足することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
- セラミックパターン周辺部が、セラミックグリーンシートの主面に対して０．５°以上の角度を有する傾斜面によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
- セラミックグリーンシートに含まれるセラミック成分と、前記セラミックパターンに含まれるセラミック成分とが実質的に同一組成物からなることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
- 導体パターンが、焼成後に積層セラミックコンデンサの内部電極層となることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか記載のセラミック積層体の製法。
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