JP4822725B2

JP4822725B2 - 積層体の製造方法

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Publication number: JP4822725B2
Application number: JP2005096340A
Authority: JP
Inventors: 勇介東
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006278779A

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサ等の積層体の製造方法に関する。

従来より、積層セラミックチップコンデンサ等の積層電子部品を製造する方法は種々提案されているが、所定の長さに切断した絶縁層を、積層面上に積層・圧着したのち、導電層を印刷・乾燥することを順次繰り返し、積層体を得る工法が種々品質面、生産性等にかんがみ一般的に採用されている。

しかしながら、上記製造方法によれば、切断した絶縁層を、積層・圧着し、導電層を印刷する過程において絶縁層端部の一部分が剥離し、シート屑となり、絶縁層主面に付着し、内部欠陥の原因となるという問題があった。

すなわち、図１０に示すような従来法において、絶縁シートの積層位置は積層主面と同一位置に設定されており、切断長さのばらつき、積層位置ずれ等により、積層面上に積層された絶縁シートは端部が一部はみ出した状態となり、このはみ出した部分は所望の圧力を加えることが出来ず、シート屑が発生する原因となっていた。特に、絶縁層の端部で発生したシート屑は静電気等の影響で立ち上がり、主に搬送進行方向である絶縁層前方部分に倒れこみ、付着し、内部欠陥等を引き起こしていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、積層工程におけるシート屑の発生を抑制し、内部欠陥を防止することができる積層体の製造方法を提供するものである。

本発明の積層体の製造方法は、積層されるセラミックグリーンシートから成る絶縁層の長さを漸次短くして、前記絶縁層の端部を、下層となる前記絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置して加圧する内側積層工程を繰り返すことによって、前記端部が上層側へ向かって一層毎に階段状を成すように積層された大型積層体を形成し、該大型積層体を各素子領域毎に切断して積層体を得ることを特徴とする。

本発明の積層体の製造方法は、積層される絶縁層の長さを漸次短くして、前記絶縁層の端部を、下層となる前記絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置して加圧する内側積層工程を繰り返すことによって、前記端部が上層側へ向かって一層毎に階段状を成すように積層することを特徴とする。

さらに本発明の積層体の製造方法は、好ましくは、積層される前記絶縁層の全ての端部
を、下層となる前記絶縁層の対応する全ての端部よりも内側に位置するように載置して加圧することを特徴とする。

本発明の積層体の製造方法によれば、積層される絶縁層の端部を、下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置・加圧する内側積層工程を有することから、下層端部に対して積層される絶縁層端部のはみ出しがなく、該絶縁層端部にまで所望の加圧を加えることが可能となるため、シート屑の発生を抑制して内部欠陥（ショートなど）を防止することができる。

また本発明の積層体の製造方法によれば、積層されるセラミックグリーンシートから成る絶縁層の長さを漸次短くして、絶縁層の端部を、下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置して加圧する内側積層工程を繰り返すことによって、前記端
部が上層側へ向かって一層毎に階段状を成すように積層された大型積層体を形成し、該大型積層体を各素子領域毎に切断して積層体を得ることから、絶縁層端部への所望の加圧を積層する度に繰り返し加えることができ、積層体におけるシート屑の発生を効果的に抑制して内部欠陥（ショートなど）を防止することができる。

さらに本発明の積層体の製造方法によれば、積層される前記絶縁層の全ての端部を、下層となる前記絶縁層の対応する全ての端部よりも内側に位置するように載置して加圧することから、絶縁層の全ての端部において所望の加圧を加えることができ、上記効果を奏することが可能となる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

＜積層体＞
代表的な積層体として、積層電子部品（積層セラミックコンデンサ）を用いて説明する。

図１は本発明の積層体の製造方法を用いて形成された積層セラミックコンデンサを表す断面図である。この図において、１は絶縁層、２は導電層、３は積層体、４は外部電極を表し、主にこれらで積層セラミックコンデンサが構成されている。

積層体３を構成する絶縁層１は、その材料が例えば、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３等を主成分とする高誘電率の誘電体材料やＴｉＯ_２等を主成分とする温度補償用の誘電体材料であり、その厚みが例えば１層あたり１μm〜３μmである。また積層体３における絶縁層１の積層数は、例えば２０層〜２０００層である。

導電層２は、積層体３の内部で隣接する絶縁層１層間に形成され、その材料は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ等の金属を主成分とする導体材料であり、その厚みが例えば０．５μm〜２μmである。なお絶縁層１を介して対向する一対の導電層２は、対向する領域間で静電容量が形成され、その一端はそれぞれ積層体３の異なる端面に導出される。

積層体３の端面から主面にかけて被着される外部電極４は、その材料としては例えば、導電率が高く半田に浸食されにくいＣｕ等の導体材料であり、その厚みが例えば５μｍ〜１０μｍに設定される。また外部電極４は、端面に導出した導電層２の一端に接続され、積層体３の内部で形成される静電容量と電気的に接続される。

なお、一般的には、外部電極４の表面には、回路基板に半田で搭載される場合の耐熱性を向上するための厚みが１μｍ〜３μｍのＮｉ層や、半田が濡れやすくするための厚みが４μｍ〜５μｍの半田あるいはＳｎ層等（図１では図示せず）が被覆形成される。

以下、本発明の積層体の製造方法について図面を用いて説明する。

＜第一の実施形態＞
図２は、本発明の積層体の製造方法に係る第一実施形態を表す断面図であり、図３は、図２によって形成された積層体を表す正面図である。なお、図面において、各符号は焼成の前後で区別しないことにする。

図２（ａ）に示すように、支持体５の一方主面にセラミックスラリを塗布後乾燥し、絶縁層１となるセラミックグリーンシートを形成し、所定の長さに切断する。（工程ａ）

ここで、支持体５としては、強度、平滑性、剥離性等を考慮してＰＥＴフィルム、ポリプロピレンフィルムなどが用いられ、また、絶縁層１を形成する方法としては、ダイコータ法やマイクログラビア印刷法などが挙げられる。

次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁層１及び導電層２から構成される複合層６上に切断した絶縁層１の搬送進行方向における前方端部を、下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置・加圧し圧着させる。

このようにすることで、下層端部に対して積層される絶縁層１端部のはみ出しがなく、該絶縁層１端部にまで所望の加圧を加えることが可能となるため、シート屑の発生を抑制して内部欠陥（ショートなど）を防止することができる。

ここで、下層端部と上層端部との平均距離は、絶縁層１の厚みより大きく設定することが好ましい。この場合、下層となる絶縁層の対応する端部よりも外側に位置しても、絶縁層が薄いと加圧による収縮が発生し、下層の絶縁層と圧着できシート屑発生に至らないからである。

次に、図２（ｃ）に示すように、複合層６から支持体５を剥離する。その後、絶縁層１に導電層２を印刷した後（ａ）〜（ｃ）を繰り返し、所定の積層数の複合層を形成する。

また支持体５の剥離も含めた積層の具体的な手順としては、下金型上に載置させた複合層６と上金型との間に、支持体５に裏打ちされた絶縁層１を、支持体５が上金型側となるように配置させた後、支持体５を上金型で下金型側へ加圧加熱することにより、絶縁層１を複合層６に熱圧着し、上金型から離型させると同時に支持体５を剥離する工程を繰り返すことにより、大型積層体７を形成する。

この後、この大型積層体７を各素子領域毎に切断して、未焼成状態の積層体３を得る。

さらに、この未焼成状態の積層体３を所定の雰囲気及び温度条件下で焼成して、積層体３を得る。この積層体３は、複合層６が形成されているとともに、一対の端面に導電層２が露出している。

次に、外部電極４となる導体膜を積層体３の一対の端面にディップ法により形成する。さらに、導体膜は、所定の雰囲気、温度、時間を加えて焼成、外部電極４を形成する。そして、外部電極４表面にＮｉメッキ／Ｓｎメッキを形成する。

このようにして、図１に示すような積層セラミックコンデンサ１０が得られる。

＜第二の実施形態＞
以下、本発明の積層体の製造方法に係る第二実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。なお、上述した第一の実施形態と同一の内容については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図４は、本発明の積層体の製造方法に係る第二実施形態を表す断面図であり、図５は、図４によって形成された積層体を表す正面図である。

図４、図５に示すように、前後の両端部とも漸次下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置されている。このように積層するためには、例えば絶縁シートの切断長さを漸次短く切断すればよく、その結果、搬送時進行方向に対し前方及び後方の両端部において所望の圧力を加えることができ、主にシート屑が付着する絶縁層主面の搬送時進行方向前方に加えて後方のシート屑発生も抑制でき、より効果的に内部欠陥（ショートなど）を防止できる。

＜第三の実施形態＞
以下、本発明の積層体の製造方法に係る第三実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。なお、上述した第一の実施形態と同一の内容については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図６は、本発明の積層体の製造方法に係る第三実施形態を表す断面図であり、図７は、図６によって形成された積層体を表す正面図である。

図６、図７に示すように、全ての端部、即ち４端部とも漸次下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置されている。このように積層するためには、例えば絶縁シートの隣接する２辺を漸次短く切断し、支持体に保持された絶縁シートの切断長さを隣接する２辺とも漸次短くすればよく、その結果、４端部とも所望の圧力を加えることができ、４端部ともシート屑の発生を抑制でき効果的に内部欠陥（ショートなど）を防止できる。

＜第四の実施形態＞
以下、本発明の積層体の製造方法に係る第四実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。なお、上述した第一の実施形態と同一の内容については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図８は、本発明の積層体の製造方法に係る第四実施形態を表す断面図であり、図９は、図８によって形成された積層体を表す正面図である。

図８に示すように、下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置・加圧することを、漸次一層毎実施するのではなく数層に一回の割合で実施しても良い。すなわち、焼成前のセラミックグリーンシートは十分な可塑性を有しており、数層の累計厚みが４０μｍ以下であるなら絶縁層の端部が下層の端部の外側にあっても図９のごとく加圧による収縮時の変形にて下層の端部と圧着することができ、漸次一層毎下層端部より内側に載置するのと同様の効果を得ることが出来る。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば、上記実施の形態では、本発明の積層電子部品１０を積層セラミックコンデンサに適用した例を用いて説明したが、本発明は、積層型インダクタ、積層型圧電部品、回路基板、半導体部品など、さまざまな積層電子部品１０に適用できる。

以下の実験を行ない本発明の効果を確認した。

まず、（ｉ）従来例（積層位置をずらさず設定）、（ｉｉ）実施例１（本発明の第一の実施形態、１層毎階段状に積層位置をずらし積層ずらし幅設定１０μｍ）及び（ｉｉｉ）実施例２（本発明の第三の実施形態、４端部とも漸次下層となる絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置ずらし幅設定１０μｍ）の３水準の積層方法を設定し、各々の積層方法によって製造した積層体におけるシート屑の噛み込みの発生率を調べ、本発明の効果及び実施形態による効果有意差を確認した。

その実験結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１及び実施例２において、シート噛み込み発生率は共に０．１％以下であり、絶縁層の端部にまで十分な加圧がなされており、積層工程におけるシート屑の発生が抑制されていることがわかる。

次に、本発明の積層体の積層方法（第二の実施形態、１層毎階段状に積層位置をずらし積層）において、（ｉ）実施例３（ずらし幅を１０μｍ）及び（ｉｉ）実施例４（ずらし幅を２μｍ）を設定し、各々のシート屑の噛み込みの発生率を調べ、ずらし幅による効果有意差を確認した。

試料作成に用いた絶縁層の厚みは５μｍ、積層数は１５０層とし、積層された大型積層体を製品形状に縦横切断した焼成前の状態で試料数１００００個についてシート屑の噛み込み有無を調べた。

なお、噛み込み有無の確認は×１０の双眼鏡を使用し４端部の外観観察にて実施した。

その実験結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例３及び実施例４において、シート噛み込み発生率は共に０．１％以下であり、絶縁層の端部にまで十分な加圧がなされており、積層工程におけるシート屑の発生が抑制されていることがわかる。

以上のように、実施例１乃至実施例４において、絶縁層の端部にまで十分な加圧がなされており、それ故、積層体の内部欠陥を防止することができることとなる。

本発明の積層体の製造方法を用いて形成された積層セラミックコンデンサを表す断面図である。本発明の積層体の製造方法に係る第一実施形態を表す断面図である。図２によって形成された積層体を表す正面図である。本発明の積層体の製造方法に係る第二実施形態を表す断面図である。図４によって形成された積層体を表す正面図である。本発明の積層体の製造方法に係る第三実施形態を表す断面図である。図６によって形成された積層体を表す正面図である。本発明の積層体の製造方法に係る第四実施形態を表す断面図である。図８において加圧された積層体を表す断面図である。従来の積層体の製造方法を表す断面図である。

符号の説明

１０・・・・・・・・積層セラミックコンデンサ
１・・・・・・・・・絶縁層
２・・・・・・・・・導電層
３・・・・・・・・・積層体
４・・・・・・・・・外部電極
５・・・・・・・・・支持体
６・・・・・・・・・複合層
７・・・・・・・・・大型積層体

Claims

セラミックグリーンシートから成る絶縁層を複数積層してなる積層体の製造方法において、
積層される前記絶縁層の長さを漸次短くして、該絶縁層の端部を、下層となる前記絶縁層の対応する端部よりも内側に位置するように載置して加圧する内側積層工程を繰り返すことによって、前記端部が上層側へ向かって一層毎に階段状を成すように積層された大型積層体を形成し、該大型積層体を各素子領域毎に切断して積層体を得ることを特徴とする積層体の製造方法。
積層される前記絶縁層の全ての端部を、下層となる前記絶縁層の対応する全ての端部よりも内側に位置するように載置して加圧することを特徴とする請求項１に記載の積層体の製造方法。