JPH06310367A - 積層セラミック素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電体セラミックスと電極を交互に積層した
構造を有する積層セラミックス素体に対し、内部構造に
品質的悪影響を与えず、かつ高精度に貫通孔を形成す
る。 【構成】 電極を形成した誘電体グリーンシートを複数
枚積層し、この積層体を焼成して得た焼成体に、該積層
方向に貫通する貫通孔を形成する積層セラミック素子の
製造方法において、貫通孔を超音波加工法により形成す
る。 【効果】 超音波加工法によれば、電極と誘電体層を交
互に積層した内部構造を有する電子部品等の焼成素体に
対し、縦共振の強さ、押しつけ力、砥粒の選定等を適宜
行えば、前述の従来法の欠点を回避でき、貫通孔を精度
良く形成して高品質の積層セラミック素子を製造するこ
とが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層セラミック素子の製
造方法に係り、特に、単一又は複数の信号ライン等のノ
イズ除去の用途に用いられる積層貫通コンデンサ或いは
そのアレイ、積層コンデンサの高容量値を有し実装後所
定の容量値に調整可能な積層トリマーコンデンサ等、各
種の貫通孔を有する積層セラミック素子の製造方法に関
し、その貫通孔の形成を容易かつ効率的に、精度良く行
なうことができる積層セラミック素子の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピューター等のデジタル機器では、
高周波のノイズが混入すると誤動作を生じる等の問題が
あり、高周波ノイズを除去するためのノイズ対策部品が
多用されている。そのなかで、従来、コンデンサ素子を
中心としたものでは、単板コンデンサ、積層チップコン
デンサ、貫通型コンデンサ等の単品部品を信号ライン等
のラインに対し１ラインに１個設け、これを介して接地
し、不要な高周波ノイズを除去している。また、複数の
信号ラインに対し複数のコンデンサを内蔵した貫通型コ
ンデンサアレイを設ける例も見られる。

【０００３】一方、小型、高容量の積層コンデンサの特
徴を有し、実装後所定の容量値に調整できる積層トリマ
ーコンデンサも注目されている。

【０００４】これらの積層貫通コンデンサや積層トリマ
ーコンデンサは、 誘電体グリーンシートに中心に挿
通された端子等に接続されるべき内部電極を印刷し、
他の誘電体グリーンシートに誘電体グリーンシートを
介して上記内部電極と重なり部分を有し、かつ外部に接
続可能な様に形成される電極を印刷し、 上記２枚の
グリーンシートを積層し、 焼成し、 貫通孔内部
と、外周部に電極を形成する。ことで製造されている。

【０００５】ここで、従来、貫通孔を形成する方法とし
て (i) ，のグリーンシートに予め貫通孔を形成して
おく方法。 (ii) の積層後、パンチング等により貫通孔を形成す
る方法。 (iii) 焼成後に、サンドブラストで貫通孔を形成する方
法（特開昭５８−１４８４２０）。 等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の貫通孔の形
成方法のうち、予めグリーンシートに貫通孔を形成して
おく方法では、 以後の積層時に複数のグリーンシートの貫通孔の位
置を合わせて積層することが困難である。 焼成後に貫通孔付近の電極が誘電体セラミックスの
積層界面に沿って内部に引き込まれる。 焼成時の収縮により、貫通孔直径、特にアレイの場
合には貫通孔間隔等のバラツキが大きくなることを避け
ることができない。 等の製造上の難点がある。また、積層後、パンチング等
により貫通孔を形成する方法では、 熱圧着により積層された誘電体グリーンシート相互
の界面は剥がれやすいため、積層後にパンチングを行う
ことで、焼成時の層間の剥離（デラミネーション）等の
原因となる。 積層後の状態は可塑性に富み、パンチング時に内部
電極が打ち抜かれた方向に引きずられ、内部電極の貫通
孔への露出状態が不安定となる。 焼成後に貫通孔付近の電極が内部に埋没する。 焼成時の収縮により、貫通孔直径、特にアレイの場
合には貫通孔間隔等のバラツキが大きくなることを避け
ることができない。 等の製造上の難点がある。

【０００７】焼成後に、サンドブラストで貫通孔を形成
する方法は、焼成後の加工であるため、グリーンシート
で加工する場合に生じる下記の難点、即ち、 焼成時の収縮によるバラツキ デラミネーション 焼成時の電極の引き込み 等に対して有効な方法であるが、サンドブラストによる
方法は、研磨砥粒を圧縮空気等に分散させた状態で吹き
付ける方法であるがゆえに、例えば所望の部分のみを露
出させ、サンドブラストによりセラミックスとそれに配
置された内部電極を摩耗除去することで貫通孔を形成す
る際、その深さ方向で加工後の直径に差が生じることが
避けられないといった新たに解決すべき製造上の課題を
生じる。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決し、誘電
体セラミックスと電極を交互に積層した構造を有する積
層セラミックス素体に対し、内部構造に品質的悪影響を
与えず、かつ高精度に貫通孔を形成する積層セラミック
素子の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミック
素子の製造方法は、電極を形成した誘電体グリーンシー
トを複数枚積層し、この積層体を焼成して得た焼成体
に、該積層方向に貫通する貫通孔を形成する工程を有す
る積層セラミック素子の製造方法において、該貫通孔を
超音波加工法により形成することを特徴とする。

【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１１】本発明の方法は、貫通孔を超音波加工法に
より形成すること以外は、前述した従来の(iii) の方法
等と同様に行なうことができ、超音波加工の条件等は加
工対象物に応じて適宜設定することができる。

【００１２】本発明の方法に従って、積層貫通コンデン
サ及びそのアレイを製造するには、例えば、次のように
して実施する。 誘電体グリーンシートに信号ラインに接続されるべ
き内部電極を印刷する。 別の誘電体グリーンシートに当該誘電体グリーンシ
ートを介して上記内部電極と重なり部分を有するように
形成された接地されるべきアース電極を印刷する。 上記２枚のグリーンシートを積層し（必要に応じ、
，を繰り返したり、上記２枚のグリーンシートの上
下に他の電極を印刷していないグリーンシートを付加す
る場合もある。）、得られた積層体を焼成する。 焼成して得た焼成体に対し、超音波加工法により貫
通孔を形成する。この場合、貫通孔は、貫通孔内面に信
号ラインに接続されるべき内部電極の少なくとも一部を
露出するように形成される。 また、この場合、貫通孔形成に用いる加工ピンの形状
で、円柱部の上部の一部の直径を太くするようにテーパ
をつけることで、加工後の上面と貫通孔内面のコーナー
部の面取りが可能であり、 ・両面の電気的接続を改善する。 ・実装の際に行われる端子挿入を容易にする。 ・実装の際に行われる挿入された端子と貫通孔電極との
はんだ付け時のはんだ溜まりを形成できる。 等の利点がある。 信号ラインに接続されるべき貫通孔内部と、接地さ
れるべき外周部に電極を形成する。

【００１３】これにより、ノイズ対策コンデンサの理想
的な回路を構成できる貫通コンデンサの利点と、大きな
静電容量を小型形状で得ることができる積層構造の利点
を併せ持った積層貫通コンデンサ及び加えて高密度化の
実現と実装コストの低減の利点を併せ持った積層貫通コ
ンデンサアレイを安定した品質で、しかも安価に供給す
ることが可能とされる。

【００１４】また、積層トリマーコンデンサ及びそのア
レイを製造するには、例えば、次のようにして実施す
る。 誘電体グリーンシートに、後に形成される貫通孔内
部電極に接続されるべき内部電極を印刷する。（必要に
応じ、このの工程は省略可能。） 他の誘電体グリーンシートに・誘電体グリーンシー
トを介して上記内部電極と重なり部分を有し、・かつ外
周部にその一部を露出するように、・かつ後に形成され
る貫通孔内部に露出しないように、・かつその形状は貫
通孔周囲の一部を全ては覆わないように、内部電極を印
刷する。 これらのグリーンシートを積層し（必要に応じ、
，を繰り返したり、上記２枚のグリーンシートの上
下に他の電極を印刷していないグリーンシートを付加す
る場合もある。）得られた積層体を焼成する。 焼成した焼成体に対し、超音波加工により貫通孔を
形成する。この場合、貫通孔は、貫通孔内面に接続され
るべき内部電極の少なくとも一部を露出するように形成
される。 貫通孔内部と、外周部に電極を形成する。

【００１５】これにより、上記に記載の内部電極と誘
電体を介し重なり部分を有し、貫通孔に挿通された中心
軸により摺動可能なように固定された導電体を有する構
造を有する積層トリマーコンデンサであって、積層コン
デンサの高い静電容量の利点と、回路実装後に所望の静
電容量を発現するように調整可能な積層トリマーコンデ
ンサ及びそのアレイを安定した品質でしかも安価に製造
することが可能とされる。

【００１６】また、この場合、中心軸は挿入後一端をカ
シメにより固定されることがあり、貫通孔形成に用いる
加工ピンの形状で、円柱部の上部の一部の直径を太くす
るようにテーパをつけることで、加工後の上面と貫通孔
内面のコーナー部の面取りが可能であり、・カシメ時の
セラミック素体への機械的衝撃を緩和し、クラックを低
減できる。等の利点がある。

【００１７】本発明において、超音波加工の加工液とし
ては、一般的には水を使用するが、有機溶剤（アルコー
ル等）、砥粒として使用されるＳｉＣ、アルミナ、ダイ
ヤモンド等を分散できる液体であれば広範に使用でき
る。

【００１８】なお、本発明において貫通孔はその孔全体
を超音波加工法により形成する場合に限られず、常法に
従って、予め細い貫通孔を設けておき、その後に欠陥部
分を含めて最終加工径に超音波加工により仕上げ加工す
ることもでき、このようにすることにより加工効率を向
上させることができる。

【００１９】

【作用】超音波加工とは、超音波振動子の端面に、先端
に所望の形状の貫通孔の径に相当した工具を取り付けた
金属ホーンを接着し、全体として縦振動共振を行わせ、
適当な静的送り力をかけながら工具を加工対象物に押し
つけて加工する方法であり、このとき、工具と加工対象
物との間に砥粒と加工液との混合液を供給すると工具の
形に倣った形状の加工を行える。

【００２０】この加工法によると、電極と誘電体層を交
互に積層した内部構造を有する電子部品等の焼成素体に
対し、縦共振の強さ、押しつけ力、砥粒の選定等を適宜
行えば、前述の従来法の欠点を回避でき、貫通孔を精度
良く形成して高品質の積層セラミック素子を製造するこ
とが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下実施例及び比較例を挙げて本発明をより
具体的に説明する。

【００２２】実施例１ 次の手順に従って、積層貫通コンデンサアレイを製造し
た。 定法により調製された誘電体セラミックス等を配合
したグリーンシートを第１誘電体層とし、円形の内部導
体を所定の配置に形成した。 別のグリーンシートを第２誘電体層とし、その表面
に接地導体を、積層後に第１層上に形成された内部導体
と重なり部分を有し、且つ後に形成される貫通孔部に達
しないように形成した。 最上端の第３の誘電体層の上部を、別のグリーンシ
ートで覆った。 上記〜記載の導体を含むグリーンシートを圧力
等を加え積層し、グリーンシート積層体を得た。 グリーンシート積層体を焼成した。 得られた焼成素体の内部導体の中心に相当する位置
に、超音波加工機の振動子の先端に取付られた直径１．
０ｍｍの加工ピンを押し付け、水にＳｉＣ砥粒を含むス
ラリーを供給しながら貫通孔を形成した。同様に、残り
の内部導体に対して同様の加工を行った。なお、加工条
件は下記の通りとした。 振動数：２５ＫＨｚ 振幅 ：１５μｍ 砥粒 ：ＳｉＣ ＃４００ それぞれの貫通孔の内面と上面の貫通孔周囲に、ま
た、外周部全周に各々電気的に絶縁されるように無電解
めっきによりＮｉ電極を形成し、図１に示すような目的
とする積層貫通コンデンサアレイ１を得た。なお、図１
中、２はＮｉ電極、３は内部電極、４は外周電極、５は
接地導体層、６は誘電体である。

【００２３】得られた積層貫通コンデンサアレイを蒸留
水で煮沸し乾燥させ、各貫通孔に形成されたＮｉ電極と
外周部Ｎｉ電極との間の絶縁抵抗値を測定した。また、
静電容量値を測定し、これらの結果を表１に示した。

【００２４】表１より、絶縁抵抗値はいずれも１０¹²Ω
以上であり、また、静電容量値は１００±５ｐＦの範囲
に含まれ、貫通孔形成によるダメージが少なく、高品質
な積層貫通コンデンサアレイが得られたことが明らかで
ある。

【００２５】

【表１】

【００２６】また、貫通孔の形状を、貫通孔の中心を通
る面で切断して観察した結果、・貫通孔の直径は１．０
３ｍｍと加工ピンの直径より僅かに大きくなる程度で、
・深さ方向で一様であり、・貫通孔内部に形成されたＮ
ｉ電極面と素体中に埋設された内部電極との接続は強固
である、ことが確認された。

【００２７】これらのことから、本発明によれば、加工
条件を適切に行うことで、内部導体と接地導体の両者の
絶縁を保つ誘電体層にダメージを与えず、貫通孔に接続
される内部導体を確実に露出させることができる点にお
いて高い信頼性を有し、かつ深さ方向に対し一様な貫通
孔を高精度に形成することができることが明らかであ
る。

【００２８】比較例１ 次の手順により積層貫通コンデンサアレイを製造した。 定法により調製された誘電体セラミックス等を配合
したグリーンシートを第１誘電体層とし、円形の内部導
体を所定の配置に形成した。 別のグリーンシートを第２誘電体層とし、その表面
に接地導体を、積層した後に第１層上に形成された内部
導体と重なり部分を有し、かつ後に形成される貫通孔部
に達しないように形成した。 最上端の第３の誘電体層の上部を、別のグリーンシ
ートで覆った。 上記〜記載の導体を含むグリーンシートを圧力
等を加え積層し、グリーンシート積層体を得た。 グリーンシート積層体に対し１．２ｍｍの直径のパ
ンチング金型により、貫通孔を形成した。 貫通孔を形成した積層体を焼成した。

【００２９】焼成後は実施例１と同様にして電極の形成
を行い、図２に示す、積層貫通コンデンサアレイ１Ａを
得た。なお、図２において、図１に示す部材と同一機能
を奏するものには同一符号を付してある。

【００３０】得られた積層貫通コンデンサアレイについ
て、絶縁抵抗値と静電容量値とを測定し、結果を表２に
示した。表２より次のことが明らかである。即ち、絶縁
抵抗値測定結果は１０⁹ Ωオーダーの結果も得られ、本
比較例は実施例よりグリーンシートの段階で、層間の誘
電体層に力がかかり、品質的悪影響が生じた。また、静
電容量値測定の結果、多くは１００±５ｐＦの範囲に含
まれてはいたものの、中には容量値の出ていない貫通孔
も認められた。

【００３１】

【表２】

【００３２】また、貫通孔の形状を、貫通孔の中心を通
る面で切断して観察した結果、貫通孔の直径は１．０ｍ
ｍと均一かつ深さ方向で一様であるものの、貫通孔内部
に形成されたＮｉ電極面と素体中に埋設された内部電極
との接続は図２に示すようであり、グリーンシートのパ
ンチング時に内部電極が打ち抜かれた方向に引きずら
れ、内部電極の貫通孔への露出状態が不安定であり、ま
た、焼成後に貫通孔付近の電極が内部に埋没しているこ
とが確認された。このことは、容量の発現の不安定さと
して観察されている。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の積層セラミ
ック素子の製造方法によれば、電極を形成した誘電体グ
リーンシートを複数枚積層し、この積層体を焼成して得
た焼成体に、該積層方向に貫通する貫通孔を形成する積
層セラミック素子の製造方法において、内部構造に品質
的悪影響を及ぼすことなく、良好な貫通孔を精度良く、
容易かつ効率的に形成して、高品質の積層セラミック素
子を安価に製造することが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で製造した積層貫通コンデンサアレイ
を示す断面図である。

【図２】比較例１で製造した積層貫通コンデンサアレイ
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 積層貫通コンデンサアレイ ２ Ｎｉ電極 ３ 内部電極 ４ 外周電極 ５ 接地導体 ６ 誘電体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志村 優 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社セラミックス研究所 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を形成した誘電体グリーンシートを
   複数枚積層し、この積層体を焼成して得た焼成体に、該
   積層方向に貫通する貫通孔を形成する工程を有する積層
   セラミック素子の製造方法において、 該貫通孔を超音波加工法により形成することを特徴とす
   る積層セラミック素子の製造方法。